Des chercheurs viennent de franchir une étape notable dans l’exploration de la mécanique quantique : ils annoncent la création de ce qu’ils appellent, avec humour, le plus gros chat de Schrödinger. Le travail, mené par des physiciens, a été publié dans la revue Nature. Il propose une nouvelle manière d’aborder la dualité onde-particule en testant des objets beaucoup plus volumineux que ceux étudiés jusque-là.
Qui a fait l’expérience et comment
L’Université de Vienne et l’université de Duisburg-Essen ont uni leurs forces pour ce projet. Le travail est porté par le doctorant Sebastian Pedalino, désigné comme auteur principal. L’équipe a voulu savoir jusqu’à quelle taille les règles de la mécanique quantique restent valables.
Pour cela, ils ont utilisé des nanoparticules massives, des « clusters » composés d’environ 7 000 atomes de sodium (agrégats d’atomes), mesurant près de 8 nm de large. Les physiciens ont placé ces nanoparticules dans un vide quasi parfait et à une température de -196 °C (température de l’azote liquide), pour limiter les perturbations extérieures. L’objectif : vérifier si ces objets volumineux peuvent montrer des effets quantiques semblables à ceux observés chez des électrons ou des atomes.
Ce qu’ils ont observé et ce que ça signifie
D’un point de vue classique, un amas de cette taille devrait se comporter comme une bille qui suit un seul trajet. Or, les observations vont dans l’autre sens : les « clusters » ont montré un comportement ondulatoire. Ils se sont superposés en occupant plusieurs positions séparées de 133 nm, puis leurs trajectoires ont convergé pour produire un motif d’interférence, « comme des vagues sur l’eau ».
Sebastian Pedalino résume le résultat ainsi : « Intuitivement, on s’attendrait à ce qu’un morceau de métal aussi gros se comporte comme une particule classique. Le fait qu’il interfère toujours montre que la mécanique quantique est valable même à cette échelle et ne nécessite pas de modèles alternatifs. » relaye le magazine Geo.
L’expérience établit le record de la plus grande « superposition quantique » enregistrée à ce jour. Cet état, rappelant l’expérience de pensée du chat de Schrödinger (où le chat est à la fois mort et vivant), illustre que des objets peuvent se trouver dans plusieurs états simultanément. Selon les chercheurs, la théorie quantique ne montre pas de limite évidente à cette superposition, même quand la masse ou la taille augmente beaucoup.
