La science quantique est un ensemble de domaines qui utilisent les lois de la mécanique quantique. Cette théorie étrange et paradoxale est découverte durant la première moitié du XXe siècle. Celle-ci définit le comportement des objets microscopiques comme les particules, les atomes et les molécules. Contrairement aux objets classiques, il est impossible de prévoir leur comportement.

La superposition des objets microscopiques

Quand un objet est en mouvement, il est possible de mesurer sa vitesse et son énergie quand il se trouve à un endroit précis. C’est le cas d’un ballon qui vient d’être frappé par un joueur. Sa vitesse entre le point de départ et le point d’arrivée est quantifiable. Certes, il y a une marge d’erreur puisque la valeur obtenue peut être approximative. Des outils plus performants sont ainsi mis au point pour avoir des données plus précises.

Ces principes ne sont pourtant pas applicables en mécanique quantique. Un objet microscopique est un mélange de plusieurs états, lui permettant de se trouver dans différents endroits simultanément. Les physiciens utilisent alors les signes | > pour indiquer les paramètres qui sont ensuite additionnés s’il y en a plusieurs. Concrètement, un électron peut atteindre soit la vitesse de 1000 km/h, soit 2000 km/h. Dans ce cas, la formule s’écrit comme suit |électron> = |1000 km/h> + |2000 km/h>.

L’indétermination de la mesure

Dans la mécanique classique, la vitesse d’un ballon se mesure sans difficulté. Il est même possible de déterminer à l’avance le résultat obtenu à quelques différences près. Par contre, cette certitude n’existe pas en science quantique. Pour reprendre l’exemple de l’électron, les physiciens savent qu’il peut atteindre les deux vitesses.

Il est pourtant difficile de prévoir s’il aura une vitesse de 1000 km/h ou de 2000 km/h, car le résultat tient aussi compte du hasard. Dans ce cas précis, la probabilité entre en considération. Les nombreuses expériences ont ainsi démontré que les résultats ne sont jamais identiques pour deux tests successifs. Cela rend le calcul de probabilité encore plus difficile.

Le changement d’état des objets microscopiques

Des physiciens ont effectué de longues années de recherche pour maîtriser la mécanique quantique. Ils ont alors découvert qu’il est important d’utiliser un champ de probabilités. Celui-ci inclut tous les résultats possibles d’un objet en mouvement. Il a beaucoup de similitudes avec les ondes électromagnétiques, ce qui a permis de mettre au point la dualité onde-corpuscule. Le principe est que la particule se comporte à la fois comme une onde ou comme une particule en fonction de la situation.

Cela explique l’effet tunnel ou le fait qu’une partie d’un corpuscule soit en mesure de traverser un obstacle solide. Pour illustrer cette théorie, les physiciens prennent souvent l’exemple du son. Deux personnes habitent côte à côte, quand l’une met la musique à fond, l’autre l’entend, à travers le mur. Ce phénomène est tout à fait normal puisque le son est composé d’ondes et que celles-ci ont la capacité de traverser toutes sortes de barrières. Les corpuscules ont également les mêmes propriétés. Quand ils se trouvent devant un barrage, ils se transforment en ondes pour passer. C’est un peu comme s’il y avait un tunnel microscopique dans le mur.

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