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Le mystère de l'expérience du choix retardé : comment un photon décide-t-il rétroactivement s'il s'agit d'une onde ou d'une particule
L'expérience de choix différé en physique quantique a été proposée par John Archibald Wheeler pour remettre en question notre compréhension conventionnelle du comportement des photons. Ces expériences de pensée se concentrent sur une proposition clé : les photons semblent être capables de « choisir » s'ils doivent se comporter comme des ondes ou des particules lorsqu'ils se déplacent d'un endroit à un autre. Comment ce phénomène qui ne peut être expliqué par la physique classique montre-t-il les caractéristiques particulières du quantique ?
Les expériences de sélection retardée montrent comment le comportement quantique dépend de l'environnement de collision plutôt que des propriétés du photon lui-même.
L'intention principale de ces expériences est de combler une « échappatoire » dans l'expérience traditionnelle à double fente, c'est-à-dire que les photons semblent être capables de détecter le dispositif expérimental et d'ajuster son comportement en fonction de la disposition du dispositif. Si nous laissons le photon faire des choix au cours de l’expérience, cela affectera-t-il le comportement de ses particules et de ses ondes ? Cette question est à la base de ces expérimentations.
Expérience de choix différé de Wheeler
Il existe deux versions principales de l'expérience de choix retardé de Wheeler : l'une est l'expérience traditionnelle à double fente et l'autre est l'expérience de "l'interféromètre cosmique". Dans une double fente, tout photon donné suit deux chemins et est déterminé avant d’atteindre le détecteur. Si vous décidez de construire ou non un interféromètre pendant le déplacement du photon, l'affichage des résultats changera également radicalement.
Dans différentes combinaisons de conceptions expérimentales, les photons finissent par présenter des propriétés de particules ou d'ondes, qui dépendent entièrement du moment où l'observateur effectue la mesure.
Lors de tests de l'interféromètre cosmique, Wheeler a exploré ce qui se passerait si des photons d'une galaxie lointaine traversaient une galaxie massive (agissant comme une lentille gravitationnelle). Cela remet encore davantage en question les lois de causalité, car ces photons semblent avoir fait leurs choix depuis longtemps.
Inspiration de l'expérience de la double fente
Dans l'expérience à double fente, nous observons que les photons peuvent traverser deux fentes en même temps et interférer les uns avec les autres, ce qui signifie que leur comportement dépend de la modification ou non de la configuration expérimentale. Si nous insérons au hasard des interféromètres impliqués dans la mesure des photons avant qu’ils n’entrent dans l’écran, des motifs d’interférence apparaîtront. Ce phénomène a amené les chercheurs à se poser la question suivante : le photon a-t-il choisi l'identité de la particule ou de l'onde ?
Si l'écran est retiré, le phénomène d'interférence disparaît, ce qui signifie que la nature du quantique est un processus incertain.
Expériences et défis actuels
Avec les progrès de la science et de la technologie, de nouvelles techniques permettent de réaliser des expériences de choix différé avec plus de précision en laboratoire. Non seulement ces expériences représentaient un défi scientifique, mais elles ont également conduit à un flux de nouvelles observations et découvertes qui ont approfondi notre compréhension de la dualité onde-particule.
Aujourd'hui, les chercheurs utilisent des dispositifs quantiques sophistiqués pour manipuler le comportement des photons, et ces opérations pourraient à terme produire des résultats intéressants et même refléter les conséquences potentielles dans le futur compte tenu de nos choix. Ces expériences quantiques à choix différé remettront-elles en question nos idées de cause à effet à l’avenir ?
