PQT S1: Les pics de Stern et Gerlach : Différence entre versions

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(E1) Introduction)
 
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Cette première étape est une marche d'approche rapide vers les premières hauteurs de notre voyage en pays quantique.
 
 
 
Elle s'appuie sur une expérience historique réalisée en 1922. Elle met en évidence l’étrangeté du comportement quantique dans un cas extrêmement simple à visualiser.
 
 
 
Elle nous permettra ensuite de nous familiariser avec les concepts fondamentaux de la mécanique quantique (saison 2 de notre voyage) puis de commencer à nous approprier son formalisme mathématique (saison 3).
 
 
 
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(Mise à jour: septembre 2019)
 
 
 
== E1) Introduction ==
 
 
 
[[Fichier: PQT S1 E1.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=Ey_1hljCxjc&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE]]
 
 
 
 
 
L’expérience de Stern et Gerlach est l'une des plus célèbres en physique quantique et cela pour deux raisons:
 
*Elle met en évidence un phénomène capital en physique quantique: le spin de l’électron.
 
*Mais surtout, elle a été très souvent utilisée sous une forme idéalisée comme introduction à la physique quantique par les meilleurs professeurs de ce domaine, notamment Richard Feynmann et Leonard Susskind.
 
 
 
Il y a une excellente raison à cela : Elle met en évidence l’étrangeté du comportement quantique dans un cas extrêmement simple à visualiser et relativement simple aussi à mettre en équations.
 
 
 
Lorsqu'on parvient à comprendre vraiment les résultats de l’expérience de Stern et Gerlach et à manipuler les outils mathématiques qui permettent de les prévoir, on commence à quitter les rivages des vulgarisations par analogies et on commence à aborder ceux de la véritable physique quantique.
 
 
 
Tel est l'objectif de cette série de vidéos. Ce premier épisode étant principalement une introduction aux suivants.
 
 
 
== E2) Expériences de pensée==
 
[[Fichier: PQT S1 E2.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=wpqNCM1zeEs&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=2]]
 
 
 
Dans cet épisode, et avant de plonger dans le cœur du sujet, je vais prendre le temps d’insister sur une chose importante qui n’est presque jamais mentionnée dans les vidéos et qui peut parfois induire chez les lecteurs pas mal de confusions, au point de les faire décrocher.
 
 
 
En fait, il faut savoir que ni Feynmann ni Susskind ni la plupart des autres auteurs ne partent vraiment de la vraie expérience de Stern et Gerlach, telle qu’elle a été réellement faite en 1922.
 
==E3) Jeux avec des aimants==
 
[[Fichier: PQT S1 E3.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=N0375t0LbWs&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=3]]
 
 
 
Dans cette vidéo, on va faire une expérience de pensée en envoyant des petits aimants au-dessus d'un gros.
 
 
 
==E4) L'atome d'argent==
 
[[Fichier: PQT S1 E4.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=BMtGuT9UdHA&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=4]]
 
 
 
Pourquoi Stern et Gerlach ont-ils utilisé des atomes d'argent et pourquoi s'attendait-ils à ce qu'ils se comportent comme de minuscules aimants dans leur expérience ?
 
==E5) Les aimants «bizarres»==
 
[[Fichier: PQT S1 E5.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=ffmff6symHE&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=5]]
 
 
 
Pour réaliser l’expérience, des aimants ordinaires, ça ne va pas suffire ! Mais pourquoi ceux de Stern et Gerlach ont-ils cette forme bizarre ?
 
==E6) Le résultat==
 
[[Fichier: PQT S1 E6.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=72Y0fSkD1O8&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=6]]
 
 
 
Nous sommes en février 1922, notre expérience est prête. Le moment est venu de la lancer et de consulter la réponse de la Nature.
 
==E7) Derniers espoirs classiques==
 
[[Fichier: PQT S1 E7.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=AJKkbhhG6Bw&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=7]]
 
 
 
Dans cet épisode, nous allons essayer d' expliquer l'expérience de Stern et Gerlach de manière classique.
 
Comme vous vous en doutez, on n'y arrivera pas, mais cet échec sera riche d'enseignements.
 
 
 
==E8) Bienvenue dans le monde quantique==
 
[[Fichier: PQT S1 E8.png|frame|right|link=https://www.youtube.com/watch?v=14MGUs3mbok&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE&index=8]]
 
 
 
Nous voici arrivés au terme de la première saison de notre voyage touristique dans le monde quantique. Je vous invite à découvrir la carte que j'ai dessinée pour la suite de notre expédition.
 
 
 
==Notes et compléments==
 
La série complète des 8 vidéos se trouve ici:
 
* [https://www.youtube.com/watch?v=Ey_1hljCxjc&list=PLb8qn7RJPXieiVgbDEGFcHGXf0RMIsAyE Stern et Gerlach] sur Youtube
 

Version actuelle datée du 2 décembre 2019 à 10:39