{"id":826,"date":"2015-07-08T11:56:36","date_gmt":"2015-07-08T09:56:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.labex-palm.fr\/une-experience-de-pensee-deinstein-bohr-realisee-a-lechelle-moleculaire\/"},"modified":"2019-07-10T14:53:21","modified_gmt":"2019-07-10T12:53:21","slug":"une-experience-de-pensee-deinstein-bohr-realisee-a-lechelle-moleculaire","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.labex-palm.fr\/en\/une-experience-de-pensee-deinstein-bohr-realisee-a-lechelle-moleculaire\/","title":{"rendered":"Une exp\u00e9rience de pens\u00e9e d\u2019Einstein-Bohr r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mol\u00e9culaire"},"content":{"rendered":"
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\"faristwin-1\"<\/span><\/div>\n
Faris Gelmukhanov Institut Royal de Su\u00e8de<\/span><\/div>\n
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 <\/td>\nPour la premi\u00e8re fois, des chercheurs PALM de SOLEIL, en collaboration avec des \u00e9quipes su\u00e9doise et japonaise ont r\u00e9ussi \u00e0 r\u00e9aliser, dans le cadre du projet de chaire s\u00e9nior du Professeur Faris Gel’mukhanov’s, une exp\u00e9rience de photoionisation illustrant une exp\u00e9rience de pens\u00e9e imagin\u00e9e par Albert Einstein et Niels Bohr lors de leurs \u00e2pres discussions sur la nature du monde qui nous entoure, et en particulier sur la double nature des particules \u00e9l\u00e9mentaires, ondes et particules \u00e0 la fois. D\u00e9fiant la compr\u00e9hension de la physique quantique, cette exp\u00e9rience originale s\u2019inscrit dans un des plus riches d\u00e9bats de l\u2019histoire des Sciences, ayant d\u00e9j\u00e0 conduit \u00e0 plusieurs prix Nobel, dont celui d\u00e9cern\u00e9 en 2012 \u00e0 Serge Haroche. <\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

La naissance de la m\u00e9canique quantique au d\u00e9but du XXe si\u00e8cle a boulevers\u00e9 la vision des scientifiques sur le monde qui les entourait. Cette r\u00e9volution a engendr\u00e9 des discussions scientifiques et philosophiques passionn\u00e9es entre eux, discussions toujours vives aujourd\u2019hui. L\u2019une des plus importantes, portant sur le principe de compl\u00e9mentarit\u00e9 (la dualit\u00e9 onde-corpuscule des objets quantiques), a impliqu\u00e9 deux scientifiques de renom: Albert Einstein et Niels Bohr. Einstein, aux premiers instants de la m\u00e9canique quantique, a d\u00e9fi\u00e9 le principe de compl\u00e9mentarit\u00e9 en sugg\u00e9rant une exp\u00e9rience de pens\u00e9e avec un dispositif \u00e0 double fente dot\u00e9 d\u2019une fente macroscopique mobile (figure 1). La c\u00e9l\u00e8bre exp\u00e9rience des fentes d\u2019Young illustre la nature ondulatoire de la lumi\u00e8re, avec un ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019interf\u00e9rence observable sur un \u00e9cran plac\u00e9 derri\u00e8re deux fentes \u00e9clair\u00e9es par une source lumineuse. Une exp\u00e9rience de pens\u00e9e est une exp\u00e9rience id\u00e9ale, imagin\u00e9e pour tester des hypoth\u00e8ses et th\u00e9ories et \u00e9valuer leurs cons\u00e9quences. Cependant il peut \u00eatre impossible de r\u00e9aliser physiquement une telle exp\u00e9rience. Dans leurs discussions anim\u00e9es, cette exp\u00e9rience conceptuelle a \u00e9volu\u00e9 jusqu\u2019\u00e0 devenir la c\u00e9l\u00e8bre \u00ab exp\u00e9rience de pens\u00e9e \u00e0 double fente mobile d\u2019Einstein-Bohr \u00bb, dans laquelle le transfert de quantit\u00e9 de mouvement entre une particule (un photon) et une fente mobile permet d\u2019identifier la fente par laquelle le photon est pass\u00e9 avant d\u2019atteindre l\u2019\u00e9cran, \u00e9liminant ainsi le ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019interf\u00e9rences. Malheureusement, le poids d\u2019une fente macroscopique massive rend une telle mesure impossible. <\/span><\/p>\n

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\"Capture<\/p>\n

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Figure 1 : R<\/em><\/span>epr\u00e9sentation sch\u00e9matique de l\u2019exp\u00e9rience de <\/span>pens\u00e9e \u00e0 double fente n\u00e9e du d\u00e9bat entre Einstein et Bohr, <\/span>avec des fentes massives coupl\u00e9es (a) et d\u00e9coupl\u00e9es (c). De m\u00eame, la mat\u00e9rialisation sch\u00e9matique de cette exp\u00e9rience de pens\u00e9e bas\u00e9e sur le processus de photoionisation mol\u00e9culaire o\u00f9 les deux fentes sont remplac\u00e9es par deux atomes d\u2019oxy<\/span>g\u00e8nes coupl\u00e9 (b) et d\u00e9coupl\u00e9s (d). <\/span><\/p>\n<\/div>\n

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80 ans plus tard, des \u00e9quipes fran\u00e7aise (ligne de lumi\u00e8re PLEIADES au Synchrotron SOLEIL) et su\u00e9doise (Royal Institute of Technology), avec la participation d\u2019un chercheur japonais (Tohoku University), ont r\u00e9alis\u00e9 cette exp\u00e9rience de pens\u00e9e au niveau mol\u00e9culaire. Ils ont remplac\u00e9 la double fente par une mol\u00e9cule de dioxyg\u00e8ne, dans laquelle chaque atome joue le r\u00f4le d\u2019une fente. Dans l\u2019exp\u00e9rience, la mol\u00e9cule neutre est excit\u00e9e \u00e0 l\u2019aide de rayons X mous issus du rayonnement synchrotron, vers un \u00e9tat \u00e9lectronique instable o\u00f9 la mol\u00e9cule se dissocie en deux atomes qui s\u2019\u00e9loignent rapidement l\u2019un de l\u2019autre. La relaxation du syst\u00e8me se traduit par l\u2019\u00e9mission d\u2019un \u00e9lectron rapide (Auger). Grace \u00e0 un dispositif extr\u00eamement performant de d\u00e9tection en co\u00efncidence des \u00e9lectrons et des ions, les scientifiques ont \u00e9t\u00e9 capables de mesurer directement la quantit\u00e9 de mouvement transf\u00e9r\u00e9e par l\u2019\u00e9lectron Auger \u00e9mis \u00e0 la mol\u00e9cule ou l\u2019atome ionis\u00e9, jouant ici le r\u00f4le de fentes microscopiques ultra l\u00e9g\u00e8res. Deux cas de figure se pr\u00e9sentent. Dans le premier, l\u2019\u00e9lectron est \u00e9ject\u00e9 imm\u00e9diatement apr\u00e8s excitation, avant que la mol\u00e9cule n\u2019ait le temps de se dissocier, c\u2019est \u00e0 dire lorsque la liaison entre les deux atomes d\u2019oxyg\u00e8ne est encore forte. La quantit\u00e9 de mouvement transf\u00e9r\u00e9e sera donc identique pour les deux atomes (les deux fentes sont li\u00e9es), rendant impossible la d\u00e9termination de l\u2019origine atomique de l\u2019\u00e9lectron \u00e9ject\u00e9. Des franges d\u2019interf\u00e9rence sont ainsi observ\u00e9es. Dans le second cas, l\u2019\u00e9lectron Auger est \u00e9ject\u00e9 plus tard, quand la mol\u00e9cule a entam\u00e9 sa dissociation. L\u2019\u00e9lectron transf\u00e8re donc la quantit\u00e9 de mouvement \u00e0 un seul des deux atomes d\u2019oxyg\u00e8ne (figure 2). Ce transfert asym\u00e9trique discrimine le \u00ab chemin \u00bb (de quelle fente l\u2019\u00e9lectron est issu), et vient ainsi \u00ab d\u00e9truire \u00bb le ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019interf\u00e9rence.<\/p>\n
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Au final, les scientifiques ont r\u00e9ussi pour la premi\u00e8re fois \u00e0 mat\u00e9rialiser l\u2019exp\u00e9rience de pens\u00e9e \u00e0 fente mobile propos\u00e9e initialement 80 ans plus t\u00f4t lors d\u2019un d\u00e9bat entre Einstein et Bohr, \u00e0 l\u2019aide de la photo\u00e9mission X de la mol\u00e9cule d\u2019oxyg\u00e8ne. Bien que leurs r\u00e9sultats soient en accord avec la vision de Niels Bohr, ils montrent \u00e9galement qu\u2019Einstein avait raison lorsqu\u2019il disait : \u00ab L\u2019imagination est plus importante que la connaissance. La connaissance est limit\u00e9e alors que l\u2019imagination englobe le monde entier […] \u00bb. <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

\"Capture<\/p>\n

Figure 2 : <\/span><\/em>R\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux (\u00e0 gauche) et simulation th\u00e9o<\/span>rique (\u00e0 droite) de la mat\u00e9rialisation au niveau mol\u00e9culaire de l\u2019exp\u00e9rience de pens\u00e9e \u00e0 double fente mobile. Un ph\u00e9nom\u00e8ne d\u2019interf\u00e9rence similaire \u00e0 celui observ\u00e9 avec la c\u00e9l\u00e8bre exp\u00e9rience d\u2019optique des fentes d\u2019Young est visible lorsque l\u2019origine (la fente) de l\u2019\u00e9lectron \u00e9mis n\u2019est pas identifiable, alors que ce ph\u00e9nom\u00e8ne dispara\u00eet totalement lorsque le transfert de quantit\u00e9 de mouve<\/span>ment asym\u00e9trique (d\u00e9placement Doppler) entre l\u2019\u00e9lectron \u00e9mis et l\u2019ion d\u2019oxyg\u00e8ne r\u00e9siduel permet l\u2019identification de l\u2019origine de l\u2019\u00e9mission \u00e9lectronique. <\/span><\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence <\/strong>:<\/strong> Einstein\u2013Bohr recoiling double-slit gedanken experiment performed at the molecular level. X-J. Liu, Q. Miao, F. Gel\u2019mukhanov, M. Patanen, O. Travnikova, C. Nicolas, H. \u00c5gren, K. Ueda & C. Miron. <\/span>Nature Photonics,<\/em> 9 (2) (2015) 120-125.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

R\u00e9sultats obtenus dans le cadre du projet ” Modeling ultrafast dynamics probed by short wavelength Sychrotron Radiation, Free Electron Lasers and HHG aatosecond pulses<\/a><\/strong> <\/span><\/span>” <\/strong>(Ultrafast-X 2013-2016) financ\u00e9 par le th\u00e8me 3 du LabEx PALM et port\u00e9 par Catalin Miron (SOLEIL).<\/span><\/p>\n

 <\/em>\"soleilquadri\"                                        \"LIDyL\"                  <\/span>                     <\/span>\"ISMO\"<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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