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La dualité onde corpuscule est un phénomène,  considéré comme une des bizarreries de la physique quantique. Elle signifie simplement que la matière est une onde, et que l’onde se transforme en matière au moment de la mesure ou de l’observation.
Elle est le résultat d’expériences, qui mirent en évidence le fait que les électrons comme les photons subissent des phénomènes de diffraction et d’interférences. Ondes et corpuscules sont les deux faces d’une même médaille.
L’histoire concernant la dualité onde particule, a débuté en étudiant la nature des photons. Ces photons sont-ils des ondes ou des corpuscules ( petit grain de matière) ?
La dualité onde corpuscule, l’expérience de la double fente.
Pour comprendre pourquoi la lumière est une onde et un corpuscule, observons dans un premier temps la figure de gauche.
Un laser émet un faisceau de lumière, cette lumière passe par la première plaque comprenant deux fentes. En franchissant les fentes, les ondes interfèrent entre elles et provoquent des interférences. Ces interférences sont bien visibles sur le panneau du fond sous forme de lignes verticales.
La lumière se comporte comme une onde !! Puisque les photons interfèrent les uns avec les autres.
2> Les physiciens ont perfectionné l’expérience en émettant non pas des paquets de photons (lumière continue) mais un seul et unique photon à la fois. Il faut attendre un certain temps, mais curieusement le résultat est identique, la lumière se comporte comme une onde.
Or avec quoi les photons peuvent-ils interférer alors qu’ils sont propulsés un par un ? Il n’y a rien pour interférer avec cet unique photon.
La réponse est surprenante, mais bien réelle, le photon passe par les deux fentes en même temps. Ce seul et unique photon indivisible prend alors les deux fentes. Il n’a pas de position précise ni dans l’espace, ni dans le temps.
Ce qui paraît inconcevable en physique classique. Mais en physique quantique, le photon est dans ce qu’on appel une « superposition d’états ».
Comprendre l’influence de l’observateur dans la dualité onde-corpuscule de la lumière.
Observons maintenant  la figure de droite, un dispositif de mesure (détecteur photoélectrique) a été rajouté :
Expérience de la double fente
3> Sur cette expérience, les physiciens ont rajouté un détecteur photoélectrique pour piéger le photon. Ce détecteur a pour but d’observer par quelle fente le photon va passer.
Les physiciens ont recommencé la même expérience en projetant des photons un par un. Ils ont constaté que le photon passait un coup dans la première fente, un coup dans la deuxième, mais jamais les deux en même temps .
Or le résultat sur le panneau du fond de la figure de droite n’est pas le même. Il n’y a pas d’interférence, mais deux bande de lumière correspondant à chaque fente.  La lumière s’est comportée non pas comme une onde, mais comme un corpuscule.
C’est comme si le photon savait qu’il était mesuré et son comportement change. L’influence de l’observateur sur le comportement de la particule provoque un changement inexplicable et inexpliqué par la physique quantique.
En effet si l’on retire l’appareil de mesure, les photons se comporteront comme des ondes et passeront par les deux fentes en même temps. Repositionnez à nouveau l’appareil de mesure et ils se comporteront comme des corpuscules. Cela paraît invraisemblable, mais les expériences ont été reproduites maintes et maintes fois.
C’est une énorme découverte, la lumière change de nature en fonction du type d’expérience qui est menée pour l’étudier.
L’incroyable révélation de l’expérience de la double fente.
Une autre version de l’expérience de la double fente, consiste cette fois-ci, à déposer un appareil de mesure non pas au niveau des fentes, mais juste avant le dernier panneau.
Le photon se comporte donc comme une onde, passe par les deux fentes en même temps, puis il est observé juste avant de frapper le dernier panneau. Sans surprise il se comporte en particule au moment ou on le mesure ou l’observe.
Mais il semblerait que le photon se soit comporté en particule dès le départ de l’action. La lumière se serait comportée comme une particule avant même que l’on décide de l’observer. Un écart de quelques milliardièmes de secondes, mais aux conséquences énormes.
C’est un véritable paradoxe puisque l’effet se produit avant la cause. Autrement dit, il y a une influence du futur sur le passé.
À l’échelle microscopique de l’univers quantique, le temps disparaît, il n’y a pas d’avant, ni d’après, les particules semblent ignorer l’existence même du temps.
Ce problème a été théorisé pour la première fois par John Wheeler en 1978. La véritable expérience pour prouver ce phénomène est une variante des fentes de Young que nous venons de voir. Elle se nomme expérience de gomme quantique à choix retardé. Pour les intéressés:  (source: wikipedia)
Avec la sophistication des appareils de mesure et des expériences, il semblerait que ce phénomène soit bien réel comme le décrit un article de futura science. (source: futura science)
John Wheeler a proposé de le « retarder » le plus possible, en attendant que le photon soit déjà « à l’intérieur » de l’appareil de mesure pour décider ce qu’on va faire à la fin. Dans notre expérience, l’appareil de mesure est un interféromètre de 50 mètres de long, et nous attendons que le photon soit « au milieu » de ce dispositif pour choisir aléatoirement la mesure qu’on va finalement effectuer.
Eh bien, même dans ces conditions extrêmes, le photon « ne se laisse pas surprendre » et il a bien le comportement prévu par la théorie quantique. Même si on laisse « planer le doute » le plus longtemps possible, le photon se manifeste bien comme une onde si on lui demande « es-tu une onde ? », et comme un corpuscule si on lui demande « es-tu un corpuscule ? ».
L’aspect ondulatoire de la lumière se produit avec d’autres particules que les photons.
En effet, la matière possède également des propriétés ondulatoires, comme l’a énoncé Louis de Broglie en 1924.
Ainsi, il n’y a pas que les photons qui se comportent comme tel. Ces expériences ont été reproduites avec des particules élémentaires autres que des photons.
En conséquence, la matière a elle aussi  des propriétés ondulatoires. Ces expériences ont été réalisées en 1924 avec des électrons. Elle le sera avec des Neutrons dans les années 50.
Les physiciens sont même sortis du cadre des particules élémentaires puisqu’ils ont réussi à la reproduire avec des objets bien plus gros,  des atomes dans les années 80 et même des molécules dans les années 90 !!
En 1999 une équipe a réussi à reproduire des interférences avec une molécule composée de soixante atomes de carbone assemblés sous la forme d’un ballon.
La dualité onde corpuscule en animation.
Il est assez difficile d’interpréter ces résultats assez déconcertants. On se rend bien compte que le fait d’observer ou de mesurer une particule affecte son état ondulatoire pour la rendre corpusculaire. On appel ce phénomène réduction du paquet d’ondes.
La dualité onde corpuscule nous explique tout simplement qu’en dehors de toutes observations ou mesure, une particule n’a pas d’existence définie en un point de l’espace. Hors observation une particule n’a pas vraiment d’existence en soi.
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Les expériences montrent ainsi  que d’une certaine manière la conscience crée partiellement la réalité. Il n’est pas sans rappeler que nous sommes entièrement  composés de ses particules élémentaires aux propriétés pour le moins surprenantes.