Décohérence quantique
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Pourquoi, alors que les principes de la mécanique quantique s'appliquent a priori à tous les objets contenus dans l'univers (nous y compris), continuons nous à percevoir classiquement l'essentiel du monde macroscopique ? En particulier, pourquoi les superpositions quantiques ne sont-elles pas observables dans le monde macroscopique ? Une esquisse de solution pour ce vieux problème, appelée décohérence, n'est apparue qu'assez tardivement avec les travaux de Zeh des années 1970, poursuivi et complétés dans les années 1980 par Leggett, Zurek et Joos, ainsi que par Griffith et Omnès.
L'idée fondamentale est que les superpositions quantiques d'un système macroscopiques disparaissent assez rapidement en raison du couplage inévitable entre le système quantique considéré et son environnement. Autrement dit, le monde ne nous apparaît classiquement que parce qu'il n'existe pas de système macroscopique rigoureusement fermé - à part l'Univers entier.
Il est aussi possible que l'apparence des phénomènes quantiques soit lié au référentiel utilisé et que la superposition quantique ne soit directement liée qu'à un manque d'informations qu'on a sur le système étudié (DS).
[modifier] Introduction
Techniquement, la disparition des superpositions se traduit par le fait que la matrice densité décrivant le système macroscopique couplé à son environnement évolue vers une forme diagonale, les éléments de matrice non diagonaux tendant vers zéro exponentiellement vite avec le temps.
Cette théorie a reçu une confirmation expérimentale avec les études portant sur des système mésoscopiques pour lesquels le temps de décohérence n'est pas trop court pour rester mesurable, comme par exemple un système de quelques photons dans une cavité (Haroche et al.-1997)
[modifier] Bibliographie
- Wojciech Hubert Zurek ; Decoherence and the Transition from Quantum to Classical-Revisited, séminaire Poincaré (Paris - 19 Novembre 2005). Texte complet disponible aux formats PostScript et pdf ici.
- Hans Dieter Zeh ; Roots and Fruits of Decoherence, séminaire Poincaré (Paris - 19 Novembre 2005). Texte complet disponible sur l'ArXiv : quant-ph/0512078.
- Jean-Michel Raimond & Serge Haroche ; Monitoring the Decoherence of Mesoscopic Quantum Superpositions in a Cavity, séminaire Poincaré (Paris - 19 Novembre 2005). Texte complet disponible aux formats PostScript et pdf ici.
- Serge Haroche, Jean-Michel Raimond & Michel Brune ; Le chat de Schrödinger se prête à l'expérience - Voir en direct le passage du monde quantique au monde classique, La Recherche 301 (Septembre 1997) 50.
- Serge Haroche ; Une exploration au cœur du monde quantique, dans : Qu'est-ce que l'Univers ?, Vol. 4 de l'Université de Tous les Savoirs (sous la direction d'Yves Michaux), Odile Jacob (2001) 571.
- Roland Omnès ; Comprendre la mécanique quantique, EDP Sciences (2000) ISBN 2-86883-470-1. Par un professeur de physique théorique émérite de l'Université de Paris-Sud (Orsay), une discussion de l' interprétation de Copenhague de la mécanique quantique, du problème de la mesure et de la théorie des histoires consistantes de Griffiths et de la décohérence, par l'un de ses pionniers.
- E. Joos,, H.D. Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, K. Kupsch, I.O. Stamatescu ; Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory, Springer-Verlag (1996). Deuxième édition (2003) ISBN 3-540-00390-8
- Gennaro Auletta ; Foundation & Interpretation of Quantum Mechanics (in the light of a critical - historical analysis of the problems and of a synthesis of the results), Wolrd Scientific (2001) ISBN . Par un professeur de l'Université de Rome, un ouvrage monumental (environ 1000 pages) sur les fondements conceptuels de la mécanique quantique des origines à nos jours - y compris les questions de décohérence -, mis en relation avec les avancées expérimentales les plus récentes.
[modifier] Voir aussi
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