Ce comportement inattendu après fractionnement pourrait transformer notre vision des interactions entre particules, expose le trio dans son rapport.
Une découverte faite grâce à la dualité onde-particule
Particule élémentaire de la lumière, le photon ne contient aucune autre substance, donc rien de plus petit que lui. Si l’on s’en réfère toutefois au principe de la dualité onde-particule (aussi appelée dualité onde-corpuscule), un des fondements de la mécanique quantique, le photon est aussi une onde. Ces chercheurs norvégiens ont eu l’idée d’imaginer un obturateur qui se fermerait au moment où cette onde photonique le traverserait, pour couper son extrémité.
« Je pense que la plupart des physiciens s’attendraient à ce qu’il existe une certaine probabilité de n’avoir plus aucun photon et une certaine probabilité qu’il en reste un seul après cette opération. C’est à peu près vrai, mais ce n’est pas tout à fait exact », résume le professeur de physique théorique et co-auteur Johannes Skaar, au site Live Science, mercredi 17 juin.
Une vision différente selon les côtés
Cette franche coupure a créé une multitude d’états quantiques différents, qui dépendent tous de la vitesse à laquelle l’obturateur se ferme. Plus il se ferme rapidement, plus le nombre possible de photons augmente. Dans le cas extrême d’une fermeture instantanée, ce nombre devient même infini sur le plan théorique. Ce n’est pas tout ! Selon le point d’observation, le résultat peut paraître complètement différent.
L’étude révèle aussi un comportement encore plus surprenant. Selon l’endroit où l’on observe le système, le résultat semble totalement différent. « Lorsqu’on mesure d’un côté de l’obturateur, on observe un état monophotonique. De l’autre côté, on observe un état de vide, c’est-à-dire sans photons. Et c’est très étrange, car l’état réel est en fait un mélange allant de zéro à l’infini », indique Johannes Skaar. Une caractéristique déroutante même pour les scientifiques.
Ces derniers estiment que ce processus pourrait s’appliquer à d’autres particules quantiques, comme les électrons. En poursuivant ses travaux, l’équipe nordique espère, à long terme, élaborer une description plus claire des interactions quantiques et des liens de cause à effet.
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