Une expérience quantique menée par des scientifiques de l'Université nationale d'Australie confirme la théorie bien connue selon laquelle la réalité n'existe pas tant qu'un observateur extérieur ne la mesure pas.
Au moins, cela est vrai pour les objets à très petite échelle.
Les résultats de l'expérience ont été publiés dans la publication faisant autorité Nature Physics.
Les chercheurs ont tenté de reproduire une expérience célèbre qui sous-tend la prédiction très bizarre de la physique quantique sur la nature de la réalité. Selon cette prédiction, il n'y a pas de réalité tant qu'on ne la mesure pas, au moins à très petite échelle.
Pour un homme ordinaire de la rue, cette thèse évoque un sentiment de «délire persistant», et même avec la théorie générale de la relativité d'Einstein, de nombreux fondements de la théorie quantique n'ont pas encore été conciliés.
Cependant, cela n'empêche pas les physiciens d'expérimenter activement dans ce domaine, et les ordinateurs quantiques fonctionnels n'ont depuis longtemps surpris personne.
La réalité n'existe pas
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Les chercheurs se sont posé une question simple à première vue. Si nous parlons d'un objet qui peut se comporter soit comme une particule, soit comme une onde, alors à quel moment dans le temps l'objet «décide» comment se comporter?
Selon la logique générale, un objet doit être soit une particule, soit une onde dans son origine, et donc peu importe qui fait des mesures ou des observations de l'objet, car sa nature ne changera pas de cela.
L'expérience prouve que les observations de l'atome dans le futur affectent son comportement dans le passé
Mais selon la théorie quantique, ce n'est pas le cas.
La théorie quantique suggère que le résultat dépend de la façon dont l'objet a été mesuré à la fin de son chemin.
Et un groupe de physiciens australiens au cours de leur expérience a trouvé des preuves que tout se passe de cette façon.
«Nos recherches prouvent que la mesure est essentielle. Au niveau quantique, la réalité n'existe pas si vous ne pouvez pas la voir », conclut Andrew Truscott, directeur de l'étude, physicien à l'Université nationale australienne de Canberra.
Pour la première fois, une telle expérience a été proposée par le physicien théoricien américain John Wheeler en 1978. Il est maintenant connu en science sous le nom d'expérience de choix retardé de Wheeler.
Wheeler a suggéré d'utiliser des rayons de lumière réfléchis par des miroirs, mais à cette époque, la technologie ne permettait pas de mener une telle expérience dans son intégralité. Près de 40 ans plus tard, un groupe de chercheurs australiens a pu mettre en œuvre l'idée de l'expérience Wheeler en utilisant des atomes d'hélium interagissant avec des faisceaux laser.
Les chercheurs ont piégé des atomes d'hélium dans un état de «condensat de Bose-Einstein» qui permet d'observer les effets quantiques au niveau macroscopique, puis ont retiré tous les atomes sauf un.
Cet atome unique était ensuite passé entre deux faisceaux laser, qui jouaient le même rôle que le maillage fin agit pour les faisceaux lumineux. Ceux. dans le rôle d'un réseau irrégulier.
Puis un second "maillage" de ce type a été ajouté le long du trajet de l'atome.
Cela a conduit à une distorsion du chemin de l'atome, il a suivi les deux chemins possibles comme le ferait une onde. En d'autres termes, l'atome a emprunté deux chemins différents.
Mais dans l'expérience répétée, lorsque la deuxième «grille» n'a pas été ajoutée, l'atome n'a choisi qu'un seul chemin possible.
Selon les chercheurs, le fait que la deuxième «grille» ait été ajoutée après que l'atome ait traversé le premier «carrefour» suggère que l'atome, au sens figuré, n'a pas défini sa nature avant d'être observé (ou mesuré) une seconde fois.
«Les prédictions de la physique quantique sur les interactions d'objets peuvent sembler étranges quand il s'agit de la lumière qui se comporte comme une vague», explique Roman Khakimov, un chercheur de l'Université nationale australienne qui a participé à l'étude.
Mais il dit que les expériences avec des atomes qui ont une masse et interagissent avec des champs électriques rendent l'image encore plus incroyable.
En termes simples, si vous acceptez le fait que l'atome a emprunté un certain chemin au premier carrefour, l'expérience prouve que les mesures futures peuvent influencer le passé de l'atome, explique le chef de l'étude Andy Truscott.
«L'atome n'a pas voyagé entre les points conditionnels A et B», explique-t-il. "Ce n'est qu'après des mesures au point d'observation final qu'il est devenu clair si l'atome se comportait comme une onde, se divisant dans deux directions, ou comme une particule, en en choisissant une."
Qu'est-ce que ça veut dire?
Malgré le fait que tout cela semble fou pour la personne non initiée, les auteurs de l'étude disent que l'expérience est la confirmation de la théorie quantique. Au moins à la plus petite échelle.
Cette théorie a déjà permis de créer un certain nombre de technologies tout à fait réalisables dans le domaine des lasers et des processeurs informatiques, mais jusqu'à présent, aucune expérience de ce type n'a été confirmée.
Truscott et Khakimov ont essentiellement trouvé la confirmation que la réalité n'existe pas tant que nous ne l'avons pas observée.
C'est l'une des thèses fondamentales de la théorie quantique. C'est son improbabilité du point de vue du profane, pour qui la pluie n'arrête pas de tomber, même si vous fermez les yeux pour ne pas la voir, qui rend la théorie quantique «séparée de la réalité».
Jusqu'à présent, aucune preuve n'a été trouvée que ce principe fonctionne dans la réalité. L'expérience de pensée de Wheeler, ainsi que l'expérience pratique de Truscott, qui le confirme, n'appartiennent jusqu'ici qu'au niveau quantique.
Dans le même temps, un certain nombre de philosophes estiment que même étant inapplicable au niveau macro, la théorie quantique peut être utile pour le profane, car (étant grossièrement formulée) elle dit que le monde est exactement tel que nous le voyons.
