Depuis sa formulation initiale en 1927, peu de choses ont été plus sûres en physique que le principe d’incertitude d’Heisenberg.
Nommé d’après le scientifique allemand Werner Heisenberg, le principe démontre qu’au niveau quantique, il y a une limite à la précision avec laquelle les propriétés complémentaires peuvent être mesurées . Si vous tracez l’angle d’un électron, par exemple, vous ne pouvez pas aussi mesurer son amplitude ou sa vitesse de rotation.
Le principe d’incertitude est vraiment fondamental. Il est souvent confondu avec l’observateur effet »qui tourmente également le monde quantique, dans lequel certaines propriétés d’une configuration quantique s’effondrent à la suite de mesures prises. La formule de Heisenberg fonctionne dans tous les systèmes d’ondes, même lorsque personne ne regarde.
Cette semaine, cependant, une équipe dirigée par Giorgio Colangelo de l’Institut des sciences et technologies de Barcelone a démontré que même si l’incertitude ne peut pas être évitée, elle peut être contournée.
Dans un article publié dans Nature, Colangelo et ses collègues montrent qu’il est possible de «diriger» l’incertitude qui résulte de la mesure d’une propriété d’un neutron ou d’un électron en un autre qui ne nécessite pas d’attention – permettant ainsi une mesure presque parfaite d’un tiers.
Pour le dire franchement: il s’avère qu’il est, après tout, possible de mesurer à la fois l’amplitude et l’angle de un électron, tant que vous ne vous souciez pas de son élévation.
L’équipe de Colangelo a travaillé sur la base qu’un électron a deux angles de rotation, plutôt qu’un. Le premier – celui pour lequel la précision serait être utile – s’aligne sur les points cardinaux. Le second s’aligne sur l’horizon et n’a pas d’importance en termes de ajoute des informations complémentaires à la connaissance de l’angle de l’électron, la propriété initiale mesurée.
Pour tester l’idée, les scientifiques ont d’abord refroidi un petit nuage d’atomes juste au-dessus de zéro degré Kelvin. Ils ont ensuite appliqué un champ magnétique pour induire un spin (le même principe qu’une machine IRM utilise) et ont pointé un laser dessus pour le mesurer.
« En dirigeant la contre-action de la mesure quantique presque entièrement dans un spin non mesuré », écrivent-ils dans Nature, ils ont permis« une connaissance précise simultanée de l’angle de rotation et de l’amplitude de rotation ».
Ce faisant, ils n’ont pas violé Heisenberg – une tâche impossible, de toute façon – mais ils ont éludé
Décrivant le résultat, Morgan Mitchell, membre de l’équipe de l’Institut des sciences photoniques d’Espagne, opte pour une référence à la culture pop.
«Pour les scientifiques, le principe d’incertitude est très frustrant – nous aimerions tout savoir, mais Heisenberg dit que nous ne pouvons pas », dit-il.
« Dans ce cas, cependant, nous avons trouvé un moyen de savoir tout ce qui compte pour nous. C’est comme la chanson des Rolling Stones: vous ne pouvez pas toujours obtenir ce que vous voulez / mais si vous essayez parfois, vous trouverez peut-être / vous obtiendrez ce dont vous avez besoin. «
Avant que l’expérience ne puisse être menée, l’équipe a dû concevoir et construire plusieurs équipements flambant neufs.
Ceux-ci serviront éventuellement de prototypes pour des améliorations technologiques actuellement utilisées dans l’imagerie médicale, les horloges atomiques, la géophysique et les nanotechnologies – autant de domaines qui affrontent quotidiennement les effets obscurcissants de l’enfant de Heisenberg.