L’expérience à double fente est l’une des expériences les plus connues de l’histoire de la physique. D'abord proposée par le physicien Thomas Young au début du XIXe siècle, cette expérience est d'une simplicité délicieuse dans son montage, mais d'une complexité trompeuse dans ce qu'elle nous raconte du monde.
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Alors que la lumière peut se comporter comme une particule, l’expérience à double fente a été utilisée à l'origine par Young pour montrer que la lumière pouvait aussi se comporter comme une onde. Si vous avez besoin d'un rappel sur l'expérience, vous pouvez voir une version ici:
D'autres versions de l'expérience à double fente qui utilisaient des électrons, ou même des molécules chimiques plus grandes, ont montré que même ces objets moins éphémères peuvent créer des motifs d'interférence ressemblant à des ondes.
Ce n'est qu'au début du 20e siècle que les physiciens travaillant sur le nouveau domaine de la mécanique quantique sont arrivés à l'explication qui reste valable aujourd'hui: la dualité onde-particule. Selon la théorie, à certains égards, la lumière, les électrons et d’autres petites choses peuvent se comporter à la fois comme une onde et une particule. Pendant près de cent ans, les principes de la physique quantique énoncés par certains des plus grands noms de la physique - Einstein, Bohr, Planck, etc. - ont été utilisés pour expliquer les résultats étranges de Young et d’autres expériences similaires. Pourtant, la persistance dans l’arrière-plan a été une autre explication du fonctionnement du monde et, selon Quanta Magazine, des recherches récentes en laboratoire poussent certains physiciens à se pencher de nouveau sur les fondements de la physique quantique.
Selon les notions modernes de la physique quantique, aux plus petites échelles - dans le domaine des électrons, des photons et des quarks - le monde n’est pas évident, direct et déterministe. Le monde est plutôt celui des probabilités. Les électrons semblent exister dans un nuage de possibilités, habitant une région mais pas d'espace particulier. Ce n’est que lorsque vous regardez que cette aura de probabilité s’effondre et que l’électron habite un endroit particulier.
Pour certaines personnes, une telle interprétation probabiliste du monde est simplement énervante. Pour d'autres, toutefois, l'interprétation probabiliste semble inutile d'un point de vue scientifique. Il existe peut-être une autre façon d’expliquer le comportement étrange observé dans l’expérience à double fente qui n’entraîne pas l’inconvénient habituel de la bizarrerie probabiliste de la mécanique quantique, selon Quanta Magazine .
Connue sous le nom de «théorie des ondes pilotes», cette ligne de pensée dit que l'électron est une particule discrète entraînée par une onde séparée, au lieu que les électrons et autres soient à la fois des quasi-particules et des quasi-ondes. Ce que cette vague est faite de personne ne sait. Cependant, des recherches expérimentales récentes montrent que, dans le laboratoire, les particules transportées par les ondes présentent bon nombre des mêmes comportements étranges que l’on pensait exclusifs du domaine de la mécanique quantique (comme le montre la vidéo ci-dessus).
Ne pas être en mesure d'expliquer ce qu'est la vague est un problème, mais il en va de même du caractère aléatoire inhérent à la physique quantique moderne.
L'avantage de la théorie de l'onde pilote est que, si elle échouait, elle permettrait aux physiciens d'expliquer des choses qui se produisent même aux plus petites tailles avec les mêmes règles que celles s'appliquant aux objets plus volumineux. Ce n'est pas le cas pour la mécanique quantique, où différents ensembles de règles semblent s'appliquer aux objets minuscules et aux objets plus grands.
La théorie des ondes pilotes a été inventée pour la première fois au début du 20e siècle, alors que les idées de la physique quantique étaient encore en train d’être énoncées, mais elle n’a jamais été comprise. Pendant longtemps, l'idée a cessé d'être à la mode, mais les nouvelles expériences, dit Quanta Magazine, signifient que la théorie de la vague pilote revient, du moins dans certains milieux, à revenir.
Vidéo: Les chercheurs du MIT, Daniel Harris et John Bush, montrent comment une boule de pétrole peut se comporter de la même manière qu'un électron.
