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Octobre 2005
Bolek Pietrzyk l'Univers quantique
1
L’L’Univers quantiqueUnivers quantique
Bolek Pietrzyk
LAPP/IN2P3/CNRSUniversité de Savoie
Annecy-le-Vieux
Octobre 2005
Bolek Pietrzyk l'Univers quantique
2
EinsteinEinsteinRRéévolution 1905 volution 1905
Einstein’s Bern residence
Munich
début dedébut de… … la mécanique quantiquela mécanique quantique… … la thla thééorie de relativitorie de relativitéé
Berne
EP Zurich
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La Terre La Terre
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La Terre et la Lune La Terre et la Lune
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Les galaxiesLes galaxies
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… … plus loin plus loin
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… … encore plus loin encore plus loin
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Le vide et vousLe vide et vous
Vous êtes composé d'au moins 99,9999999999999% de vide !
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L’atomeL’atome
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L’atomeL’atome
l’atome 100m de diamètre
le noyauun millimètre, 1,7 millions de tonnes !
l’électroninférieur à un micron, 900 tonnes !
l'atome est donc constitué d'au moins 99,9999999999999% de vide !
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L’atome quantiqueL’atome quantique
?
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MMéécanique classique canique classique
balles
ondes
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Etrange mEtrange méécanique quantique canique quantique
électrons
Par quelle fente sont passés les électrons?
La probabilité P d’un événement est donnéepar le carré de l’amplitude de probabilité A:P = 2
Lorsqu’un événement peut se produire Suivant plusieurs voies A = 1+2 interférence
Si l’expérience est capable de déterminer la voie suivant laquelle l’ événement s’est produit, l’interférence est détruite:P=P1+P2
Le principe d’incertitude :
x p ~ h
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L’atome quantiqueL’atome quantique
Le principe d’incertitude :
x p ~ h
E t ~ h
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Le vide quantique Le vide quantique
Les particules apparaissent et disparaissent.
Pendant une briève période de temps l’énergie n’est pas conservée
On calcule le comportement du vide quantique avec une très grande précision.
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L’accL’accééllèèrateur au CERNrateur au CERN
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Votre tVotre tééllééviseur … viseur …
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Le dLe déétecteur ALEPH tecteur ALEPH
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La rLa réésonance Z sonance Z
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Que produit-on..? Que produit-on..?
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Mesurer l’invisible Mesurer l’invisible
e+e-
particules connues
mais aussi inconnues e+
e-
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Voir l’inconnuVoir l’inconnu
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Particules (quarks)connues
Higgs
Voir l’inconnuVoir l’inconnu
Burkhardt Pietrzyk
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LHCLHC
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Particules identiques Particules identiques
e-1
e-2
e-1
e-2
1+1 = 4 ou 0
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Particules identiques Particules identiques
e-1
e-2
e-2
e-1
mais aussi…
1+1 = 4 ou 0
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Etrange mathEtrange mathéématique… matique…
p1
p2
p2,1
p1,2
1+1 = 4 ou 0
P = [A+A]2 = 4A2 particules bose
ou = [A- A]2 = 0 particules fermi
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L’atome L’atome
H He Li
Electron particule fermi
Nous existons grâce à la mécanique quantique!
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Einstein Podolsky Rosen 1935 Einstein Podolsky Rosen 1935
variables cachées?
10 km 10 km
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J = 0
551 nm
1
2423 nm
Kr ion laser
dye laser
J = 0
r = 5 ns
Cascade atomique
excitée « à deux
photons »
Détecteurs à 6 m de part et d’autre de la source: séparation relativiste
La source de paires de photons intriqués d’Orsay
le théorème de Bell 1964
NON!
1981
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Einstein Podolsky Rosen 1935 Einstein Podolsky Rosen 1935
1998
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La composition de l’Univers La composition de l’Univers
Matière baryonique = 4%
Matière noire = 23%
Energie du vide = 73%
vide quantique?
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L’effet Casimir L’effet Casimir
10-7 cm10-4 PA
énergie négative force de gravitation répulsive
Energie = matière = courbure de l’espace
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L’L’éénergie du vide : problnergie du vide : problèème me
Si l’énergie du vide Si l’énergie du vide fluctuations quantiquesfluctuations quantiques
problproblèème me
fluctuations quantiques fluctuations quantiques 1000000000000000000000000000000000000000000000000100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
00000000000000000000000 00000000000000000000000 fois trop grandes (10fois trop grandes (10120120))
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L’Univers quantiqueL’Univers quantique
Nous avons la chance extraordinaire de vivre à une époque où les questions très importantes nous forcent à acquérir un nouveau niveau de compréhension.Nous devons saisir cette chance et relever ce challenge…
… à l’Université de Savoie… et au LAPP
