HISTOIRE DE LA PHYSIQUE QUANTIQUE

Pour commencer: la découverte de la dualité onde corpuscule

Au XVIIe siècle, Isaac Newton propose une description corpusculaire de la nature de la lumière. Elle serait composée de particules sans masse projetées à grande vitesse en ligne droite par les différentes sources lumineuses. Parallèlement à cela, Huygens développe une théorie ondulatoire. Il définit donc la lumière comme une onde semblable aux ondes mécaniques que l'on peut observer à la surface de l'eau.

Pendant longtemps les physiciens ont formé deux clans opposés : la lumère devait être soit une onde, soit des particules, mais pas les deux à la fois. Au début du XIXe siècle, les expériences de Thomas Young et Augustin Fresnel sur les interférences lumineuses viennent confirmer la nature ondulatoire de la lumière.

Au début du XXe siècle, Einstein propose une explication de l'effet photoélectrique en introduisant la notion de photon. L'énergie ne serait plus transportée par l'onde de manière uniforme mais sous forme de paquets d'énergie : les photons. C'est le début de ce que l'on appellera par la suite la dualité onde-corpuscule qui est un principe fondamental de la mécanique quantique : la lumière est à la fois une onde et un flot de particules.

Les scientifiques ont dés lors cherché à réaliser des expériences qui prouvent le comportement ondulatoire d'une seule particule. Pour cela, ils ont envoyé un seul photon à la fois sur des montages interférométriques anciens tel que le dispositif des fentes d'Young. Dans ces conditions, la figure d'interférences est conservée ce qui prouve la dualité onde-corpuscule de la lumière.

Pour approfondir: la question du photon unique

Ces expériences ont d'abord été réalisées avec des sources lumineuses classiques fortement atténuées qu'il ne faut pas confondre avec une source de photons uniques. En effet, dans le premier cas, même si l'atténuation est suffisante pour que le nombre moyen de photons par impulsion soit infèrieur à 1, il existe toute de même une possibilité d'émission de plusieurs photons simultanément, ce qui n'est pas le cas avec une réelle source de photons uniques. Un faisceau atténué n'est pas composé de paquets d'ondes de photons uniques mais peut être décrit comme une onde électromagnétique. Ainsi, avec un tel dispositif, on peut détecter un signal à la sortie des deux fentes de façon conjointe, ce qui est impossible avec une source de photons uniques. C'est donc uniquement avec l'apparition de ces nouvelles sources que les scientifiques sont parvenus àe apporter une preuve de la dualité onde-particule du comportement de la lumière.

Dans notre dispositif, nous utilisons une source lumineuse atténuée. Aussi n'avons-nous pas d'assurance que les impacts observés àe l'écran soient le résultat d'interférences de photons uniques avec eux-mêmes. L'expérience que nous proposons ne peut donc être considérée comme une démonstration de la dualité onde-particule de la lumière.

Notre expérience :

A. illustre la dualité onde-corpuscule qui a été prouvée par d'autres expériences
B. ne montre rien
C. prouve l'existence de la dualité onde-corpuscule

Check results

Réponse: A