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Le destin du chat de Schrödinger n’est probablement pas entre les mains de la gravité, selon l’expérience

Pendant près d’un siècle, les plus grands esprits du monde ont lutté avec la certitude mathématique que les objets peuvent être dans plusieurs positions en même temps avant que quelque chose ne les amène à se mettre en place.

Un certain nombre de physiciens se sont demandé si la bonne vieille gravité était responsable de forcer l’équivalent de particules d’une boule de roulette à s’installer dans sa poche métaphorique. Cela semble un peu moins probable à la suite d’une nouvelle expérience.

Des chercheurs de toute l’Europe ont récemment testé une explication potentielle de l’effondrement apparent d’une forme d’onde, déterminée non pas par des observations ou des multivers étrangement branchés, mais par la géométrie de l’espace-temps.

C’est une idée qui trouve ses racines dans un article publié en 1966 par le physicien hongrois Frigyes Karolyhazy, défendu des décennies plus tard par des esprits renommés comme Roger Penrose et Lajos Diósi.

En fait, c’est Diósi qui s’est associé à une poignée de scientifiques pour déterminer si nous pouvions blâmer la gravité pour l’un des paradoxes les plus anesthésiants de la physique quantique.

« Pendant 30 ans, j’avais toujours été critiqué dans mon pays pour avoir spéculé sur quelque chose qui était totalement impossible à tester », a déclaré Diósi Magazine scientifique George Musser.

La nouvelle technologie a enfin fait de l’incontestable une possibilité. Mais pour comprendre comment cela fonctionne, nous devons plonger brièvement dans la folie quantique.

Au début du 20e siècle, les théoriciens modélisaient les particules comme s’il s’agissait d’ondes afin de réconcilier ce qu’ils apprenaient sur l’atome et la lumière.

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Ces particules n’étaient pas tout à fait comme des vagues ondulant à la surface d’un étang, cependant. Pensez à la courbe que vous pourriez dessiner sur un graphique pour décrire vos chances de gagner un pari dans un jeu de dés.

Pour certains physiciens, toute cette analogie avec le jeu n’était qu’un facteur de fudge commode, qui sera résolu plus tard lorsque nous aurons travaillé davantage sur la nature fondamentale de la physique quantique.

D’autres étaient catégoriques que la physique quantique est aussi complète que possible. Ce qui signifie que c’est vraiment un désordre boueux de maybes dans les profondeurs de la physique.

Expliquer comment nous passons d’un dé lancé à un nombre clairement défini décrivant des choses comme le spin, la position ou l’élan des particules est la partie qui a laissé tout le monde perplexe.

Le célèbre physicien suisse Erwin Schrödinger était fermement attaché au «facteur fudge» de l’équipe.

Il a inventé cette expérience de pensée scandaleuse impliquant un chat caché qui était vivant et mort en même temps (jusqu’à ce que vous le regardiez), juste pour montrer à quel point toute la «réalité indécise» était dingue.

Et pourtant, nous sommes ici, un siècle plus tard, et toujours la superposition – l’idée d’objets comme des électrons (ou plus gros) occupant plusieurs états et positions à la fois jusqu’à ce que vous les mesuriez – est une caractéristique fondamentale de la physique moderne.

À tel point que nous développons toute une branche de la technologie – l’informatique quantique – autour du concept.

Pour éviter d’avoir à invoquer des notions à moitié cuites de conscience ou des versions coexistantes infinies de la réalité pour expliquer pourquoi de nombreuses possibilités deviennent une lorsque nous regardons une particule, il faut quelque chose de moins fantaisiste pour que la probabilité quantique s’effondre.

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Pour des physiciens comme Penrose et Diósi, la gravité pourrait bien être cela.

L’explication d’Einstein de cette force repose sur un tissu incurvé d’espace tridimensionnel tissé avec la dimension unique du temps. Frustrant, une description quantique de cet «espace-temps» continue d’échapper aux théoriciens.

Pourtant, cette nette divergence entre les deux domaines constitue une bonne épine dorsale pour aligner les vagues de possibilités.

La version de Penrose de cette idée repose sur l’affirmation qu’il faut différentes quantités d’énergie pour que les particules persistent dans différents états.

Si nous suivons l’ancienne règle E = mc ^ 2 d’Einstein, cette différence d’énergie se manifeste par une différence de masse; qui, à son tour, influence la forme de l’espace-temps dans ce que nous observons comme gravité.

Avec un contraste suffisant dans tous les états possibles, la forme immuable de l’espace-temps garantira un coût substantiel à payer, en choisissant efficacement une seule version à faible énergie des propriétés d’une particule à mettre en place.

C’est une idée séduisante, et heureusement une avec un composant potentiellement testable. À toutes fins utiles, cet accrochage devrait affecter la position d’une particule.

« C’est comme si vous donniez un coup de pied à une particule », a déclaré Sandro Donadi, physicien à l’Institut d’études avancées de Francfort. Magazine scientifique.

Frappez suffisamment un électron et vous le forcerez à pleurer des photons de lumière. Logiquement, il ne reste plus qu’à créer une sorte d’expérience sur le chat de Schrödinger en enfermant le bon type de matériau dans une boîte de plomb, enfoui loin des effets déroutants des radiations, et à écouter ses cris. Ce matériau, dans ce cas, est le germanium.

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Si les sommes de Penrose sont exactes, un cristal de germanium devrait générer des dizaines de milliers de flashs de photons sur plusieurs mois alors que ses particules superposées se stabilisent dans des états mesurés.

Mais Diósi et son équipe n’ont pas observé des dizaines de milliers de photons.

Sur une période de deux mois, lorsqu’ils ont mené l’expérience souterraine il y a cinq ans au laboratoire national INFN Gran Sasso, ils en ont mesuré à peine plusieurs centaines – exactement ce que vous attendez du rayonnement qui a réussi à s’échapper.

Penrose n’est pas trop inquiète. Si la gravité faisait émettre des radiations lors de l’effondrement des particules, elle pourrait de toute façon aller à l’encontre des lois étroitement contrôlées de la thermodynamique de l’Univers.

Bien sûr, ce n’est pas la fin de l’histoire. Dans de futures expériences, la gravitation pourrait être encore responsable de l’aplatissement des ondes quantiques. En ce moment, tout semble possible.

Cette recherche a été publiée dans Physique de la nature.

Cet article a été initialement publié par ScienceAlerte. Lire l’article original ici.

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