La physique quantique, domaine réputé pour sa complexité et ses énigmes conceptuelles, a longtemps semblé étrangère à la réalité classique intuitive. Cependant, des chercheurs ont récemment fait une découverte lors d’une expérience avec de minuscules gouttelettes d’huile dans un bain de fluide vibrant. Cette expérience, publiée dans Physical Review A, a révélé des comportements quantiques dans un cadre classique.
Reproduction d’une expérience quantique célèbre
John Bush, spécialiste de la dynamique des fluides au Massachusetts Institute of Technology (MIT), et son collègue Valeri Frumkin ont recréé l’expérience du testeur de bombe Elitzur-Vaidman. Cette expérience, connue pour son exemple de mesure sans interaction, permet de déduire des détails sur l’état quantique d’un objet sans perturber la nature délicate de celui-ci.
Dans le contexte des gouttelettes rebondissantes, cette reproduction a permis d’observer des similitudes frappantes avec le comportement quantique. L’approche utilisée dans cette étude a été appliquée à la technologie d’imagerie à faible intensité, bien que la signification physique de l’expression « sans interaction » ne fasse toujours pas l’objet d’un consensus.
L’expérience du testeur de bombe quantique implique un photon se trouvant simultanément dans deux états, créant ainsi une superposition. L’emprunt de l’un des deux canaux par le photon, avec la présence potentielle d’une « bombe » dans l’un de ces canaux, conduit à une situation où la détection du photon à la sortie peut révéler des informations sur la bombe, même si le photon a emprunté l’autre canal, sans détruire la bombe.
Des gouttelettes en quête de réalisme
Dans le monde des gouttelettes rebondissantes, cette étrange similitude avec la physique quantique a été observée. Les gouttelettes, agissant comme des substituts des photons, ont généré des ondulations liquides dont le comportement rappelle étonnamment les probabilités de superposition. Lorsque ces ondulations entrent en contact avec une « bombe », l’impact sur la gouttelette révèle une connexion remarquable entre les mondes classique et quantique.
Techniquement, cette expérience s’aligne davantage sur une interprétation des expériences quantiques appelée théorie de l’onde pilote. Cette théorie propose que des ondulations en interaction, transportant de minuscules particules de surf, guident les caractéristiques d’un objet.
Le testeur de bombe Elitzur-Vaidman et l’expérience classique sont équivalents d’un point de vue statistique. L’expérience, de l’avis des chercheurs, comble le fossé entre le domaine quantique, moins défini et plus flou, et le monde plus fixe et plus solide de la physique conventionnelle.
L’étonnant pont entre le classique et le quantique
L’observation de comportements quantiques dans un cadre classique soulève des questions fondamentales sur la frontière entre ces deux domaines de la physique. Les chercheurs du MIT soulignent que cette découverte pourrait fournir des clés pour mieux comprendre pourquoi les comportements quantiques semblent passer d’états continus à des états discrets, un phénomène souvent qualifié d’« effondrement ».
L’étude des gouttelettes rebondissantes offre ainsi une perspective inédite sur la transition entre la physique classique et quantique. Les ondulations liquides, agissant comme des probabilités de superposition, révèlent des similitudes frappantes avec le comportement quantique. Cette découverte ouvre la porte à de nouvelles avenues de recherche pour élucider les mystères de la physique quantique dans des cadres expérimentaux plus tangibles.
Finalement, cette étude démontre que des comportements quantiques peuvent émerger dans des systèmes classiques, jetant ainsi les bases d’une compréhension plus approfondie de la nature fondamentale de la réalité.
