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Effet Zeno Quantique

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le effet Zeno quantique est un phénomène en physique quantique où l'observation d'une particule l'empêche de se décomposer comme ce serait le cas en l'absence d'observation.

Zeno Paradox classique

Le nom vient du paradoxe classique (et scientifique) présenté par l'ancien philosophe Zénon d'Elée. Dans l’une des formulations les plus simples de ce paradoxe, pour atteindre un point distant, vous devez parcourir la moitié de la distance jusqu’à ce point. Mais pour y parvenir, vous devez traverser la moitié de cette distance. Mais d'abord, la moitié de cette distance. Et ainsi de suite… de sorte qu'il s'avère que vous avez réellement un nombre infini de demi-distances à franchir et que, par conséquent, vous ne pouvez pas réellement y arriver!

Origines de l'effet Quantum Zeno

L'effet Zeno quantique a été présenté à l'origine dans l'article de 1977 "Le paradoxe de Zeno dans la théorie quantique" (Journal de la physique mathématique, PDF), écrit par Baidyanaith Misra et George Sudarshan.

Dans l'article, la situation décrite est une particule radioactive (ou, comme décrit dans l'article d'origine, un "système quantique instable"). Selon la théorie quantique, il existe une probabilité donnée que cette particule (ou "système") subisse une décroissance dans un certain délai dans un état différent de celui dans lequel elle a commencé.

Cependant, Misra et Sudarshan ont proposé un scénario dans lequel l'observation répétée de la particule empêche effectivement le passage à l'état de désintégration. Cela rappelle certainement le langage courant "un pot surveillé ne bout jamais", à la place d'une simple observation sur la difficulté de la patience, il s'agit d'un résultat physique réel qui peut être (et a été) confirmé expérimentalement.

Comment fonctionne l'effet Quantum Zeno

L'explication physique en physique quantique est complexe, mais assez bien comprise. Commençons par penser à la situation telle qu'elle se produit normalement, sans l'effet Zeno quantique au travail. Le "système quantique instable" décrit a deux états, appelons-les état A (l'état non décomposé) et l'état B (l'état désintégré).

Si le système n'est pas observé, il passera progressivement de l'état non décomposé à une superposition de l'état A et de l'état B, la probabilité d'être dans l'un ou l'autre état étant basée sur le temps. Quand une nouvelle observation est faite, la fonction d'onde qui décrit cette superposition d'états s'effondrera dans l'un ou l'autre des états A ou B. La probabilité de cet état dans lequel elle s'effondre est basée sur la durée écoulée.

C'est la dernière partie qui est la clé de l'effet Zeno quantique. Si vous effectuez une série d'observations après de courtes périodes de temps, la probabilité que le système se trouve à l'état A au cours de chaque mesure est considérablement plus élevée que la probabilité que le système se trouve à l'état B. En d'autres termes, le système ne cesse de s'effondrer. dans l'état non décomposé et n'a jamais le temps d'évoluer dans l'état de dégradation.

Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, cela a été confirmé expérimentalement (tout comme l’effet suivant).

Effet Anti-Zénon

Il existe des preuves d'un effet opposé, qui est décrit dans Jim Al-Khalili Paradoxe comme "l'équivalent quantique de regarder une bouilloire et de la faire bouillir plus rapidement. Bien que cela reste encore quelque peu spéculatif, de telles recherches vont au cœur de certains des domaines scientifiques les plus profonds et peut-être les plus importants du XXIe siècle, tels que travailler à la construction de ce qu'on appelle un ordinateur quantique ". Cet effet a été confirmé expérimentalement.