L’expérience quantique confirme que la réalité n’existe pas tant que nous ne la mesurons pas

Des scientifiques australiens ont recréé une expérience célèbre et confirmé les étranges prédictions de la physique quantique sur la nature de la réalité, en prouvant que la réalité n’existe pas tant que nous ne la mesurons pas – du moins, pas à très petite échelle.

Tout cela semble un peu complexe, mais l’expérience pose une question assez simple : si un objet peut agir soit comme une particule, soit comme une onde, à quel moment cet objet “décide” ?

La logique générale voudrait que l’objet soit, par nature, soit une onde, soit une particule, et nos mesures n’ont rien à voir avec la réponse. Mais la théorie quantique prévoit que le résultat dépend entièrement de la façon dont l’objet est mesuré à la fin de son voyage. Et c’est exactement ce qu’une équipe de l’Université nationale australienne vient de découvrir.

“Cela prouve que la mesure est tout. Au niveau quantique, la réalité n’existe pas si vous ne la regardez pas”, a déclaré le chercheur principal et physicien Andrew Truscott dans un communiqué de presse.

Connue sous le nom d’expérience de pensée à choix différé de John Wheeler, l’expérience a été proposée pour la première fois en 1978 à l’aide de faisceaux lumineux rebondissant sur des miroirs, mais à l’époque, la technologie nécessaire était pratiquement impossible. Aujourd’hui, près de 40 ans plus tard, l’équipe australienne a réussi à recréer l’expérience en utilisant des atomes d’hélium diffusés par une lumière laser.

“Les prédictions de la physique quantique sur l’interférence semblent assez étranges lorsqu’elles sont appliquées à la lumière, qui ressemble davantage à une onde, mais le fait d’avoir réalisé l’expérience avec des atomes, qui sont des choses compliquées ayant une masse et interagissant avec des champs électriques, etc. ajoute à la bizarrerie”, a déclaré Roman Khakimov, un doctorant qui a travaillé sur l’expérience.

Pour réussir à recréer l’expérience, l’équipe a piégé un groupe d’atomes d’hélium dans un état de suspension connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein, puis les a tous éjectés jusqu’à ce qu’il ne reste plus qu’un seul atome.

Cet atome choisi a ensuite été lâché à travers une paire de faisceaux laser, qui ont créé un motif de réseau agissant comme un carrefour qui disperserait la trajectoire de l’atome, tout comme un réseau solide disperserait la lumière.

Ils ont ensuite ajouté de manière aléatoire un deuxième réseau qui recombinait les trajectoires, mais seulement après que l’atome ait déjà passé le premier réseau.

Lorsque ce deuxième réseau a été ajouté, il a entraîné une interférence constructive ou destructive, ce qui correspond à ce que l’on attendrait si l’atome avait emprunté les deux chemins, comme le ferait une onde. Mais lorsque le second réseau n’a pas été ajouté, aucune interférence n’a été observée, comme si l’atome avait choisi un seul chemin.

Le fait que ce second réseau n’ait été ajouté qu’après le passage de l’atome au premier carrefour suggère que l’atome n’avait pas encore déterminé sa nature avant d’être mesuré une seconde fois.

Donc, si l’on croit que l’atome a emprunté un ou plusieurs chemins particuliers au premier carrefour, cela signifie qu’une mesure ultérieure a affecté le chemin de l’atome, a expliqué Truscott : “Les atomes n’ont pas voyagé de A à B. Ce n’est que lorsqu’ils ont été mesurés à la fin du voyage que leur comportement ondulatoire ou particulaire est apparu”, a-t-il ajouté.

Bien que tout cela semble incroyablement bizarre, il s’agit en fait d’une validation de la théorie quantique qui régit déjà le monde de l’infiniment petit. Grâce à cette théorie, nous avons réussi à mettre au point des objets tels que des diodes électroluminescentes, des lasers et des puces électroniques, mais jusqu’à présent, il était difficile de confirmer que cette théorie fonctionnait réellement à l’aide d’une belle démonstration pure comme celle-ci.

Les résultats complets ont été publiés dans Nature Physics.