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Dualité onde-corpuscule
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Dualité onde-corpuscule

Mi-onde, mi-particule

On peut observer cette dualité dans une expérience où on envoie un par un des électrons sur deux fentes, qu’on détecte ensuite sur un écran placé derrière les fentes. Si les électrons sont des corps, on doit les voir arriver un par un n’importe où sur l’écran. Si ils sont des ondes, ils passent par les deux fentes à la fois, et les deux vaguelettes qui partent de chaque fente se superposent entre elles pour donner une nouvelle vague et apparaître à l’écran sous forme de franges (qu’on appelle franges d’interférence).

Dans la vidéo  réalisée dans un laboratoire d’Hitachi pendant une telle expérience, on voit les deux manifestations à la fois : les électrons arrivent bien un par un comme des corps, mais à la fin, ils forment des franges ! Impossible à comprendre si on n’admet pas que chaque électron est une onde jusqu’à ce qu’on le mesure sur l’écran. La même expérience a aussi été réalisée avec des photons individuels (les grains qui composent la lumière), ou avec de plus gros objets comme des fullerènes, grosses molécules de soixante atomes de carbone.

Les physiciens caractérisent cette onde par une quantité appelée fonction d’onde, qui a une amplitude et une phase. De Broglie propose alors que l’énergie d’un objet soit liée à la fréquence de son onde (le nombre de fois qu’elle bat par seconde), et que son impulsion (masse fois vitesse) soit l’inverse de la longueur d’onde (la distance entre deux crêtes).

La théorie quantique permet de prédire exactement le comportement de cette fonction d’onde au cours du temps et dans l’espace, notamment à travers l’équation de Schrödinger. Et c’est seulement quand on la mesure que la fonction d’onde se « réduit » en un corps.

Crédits : Dr. Tanamura, Hitachi

 

 

Dans cette expérience, les électrons envoyés un par un sont détectés sur un écran comme des corpuscules. Mais l’ensemble de ces électrons forme au bout d’un certain temps une figure de franges caractéristiques d’un comportement ondulatoire.

 

 


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