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Physique quantique : qu'est-ce que c'est ?

La physique quantique couvre tous les domaines de la physique qui nécessitent l'application des lois de la mécanique quantique pour comprendre les phénomènes connexes.

La mécanique quantique est la théorie de base des particules de matière qui composent les objets de l'univers et des champs de force qui animent ces objets. Le cadre des lois de la physique de l'infiniment petit à l'infiniment grand La mécanique quantique, en combinaison avec la relativité restreinte, a permis de construire un modèle standard de particules élémentaires à partir de ce que l'on appelle la théorie quantique des champs. Nous essayons d'unifier les lois de la mécanique quantique avec la théorie de la relativité générale. La théorie de la gravité quantique est toujours en cours, mais les deux tentatives les plus prometteuses sont la théorie des cordes et la théorie de la gravité quantique des boucles. Ils permettent la cosmologie quantique, qui à son tour est encore en évolution. Contrairement aux modèles standard confirmés dans des expériences telles que la découverte des bosons W et des bosons de Brout-Englert-Higgs, il n'existe actuellement aucune preuve à l'appui de la théorie de la gravité quantique.

La théorie derrière la physique quantique est très mathématique et conceptuellement très subtile. Même au-delà de l'interprétation orthodoxe dite de Copenhague, il existe un large éventail d'interprétations physiques de la mécanique quantique. La mécanique quantique fournit des descriptions étonnantes et moins intuitives des particules, des électrons, des photons, etc. Ce sont en quelque sorte des ondes qui peuvent se trouver à deux endroits à la fois ou franchir des obstacles parfois infranchissables (effet tunnel). ). Au cœur de la physique quantique se trouve la mystérieuse amplitude de probabilité de tous les processus physiques. La valeur de la grandeur physique y est déterminée lors de la mesure de la loi de probabilité. L'amplitude de probabilité présente des interférences, de la diffraction et d'autres phénomènes qui ressemblent à des ondes stationnaires dans les cordes vibrantes et les cavités résonnantes. Ils conduisent à la quantification de l'énergie de nombreux systèmes physiques à commencer par les atomes et les champs électromagnétiques. Ils limitent l'interprétation du phénomène en termes d'ondes ou de particules classiques. Par exemple, l'inégalité de Heisenberg ne permet pas d'attribuer aux électrons une vitesse et une position en même temps.
Des atomes aux étoiles, toujours la physique quantique Entre le monde infiniment petit (particules élémentaires) et le monde infiniment grand (Big Bang et théorie cosmique quantique), la physique quantique se développe dans tous les domaines des atomes, des molécules, et bien sûr de la physique nucléaire. Les exemples incluent la chimie quantique, l'optique quantique et la physique de la matière condensée. Par conséquent, les lois de la mécanique quantique expliquent pourquoi les atomes et les molécules sont stables et peuvent non seulement émettre et absorber de la lumière, mais aussi se lier lors de réactions chimiques. Ils décrivent non seulement des phénomènes surprenants comme la supraconductivité et la superfluidité de l'hélium, mais aussi des phénomènes moins exotiques comme le ferromagnétisme des aimants, la conduction électrique des métaux et la présence d'isolants. De plus, tout un zoo de nouvelles excitations quantiques appelées quasiparticules pourraient être introduites dans la physique du solide. Les plus connus sont les phonons, les magnons et les excitons.
La mécanique quantique explique en outre pourquoi et comment le soleil brille, ainsi que la réaction de synthèse de l'hélium et du deutérium et l'origine des noyaux de carbone de notre corps. En examinant les raies spectrales à 21 cm de l'hydrogène, il est possible de comprendre l'existence des naines blanches et des étoiles à neutrons, ainsi que la composition des étoiles dans la galaxie et la structure de la Voie lactée. Physique et techniques quantiques Après tout, la physique quantique est au cœur de la technologie moderne. Parce que le comportement des lasers, des masers, des CCD et des composants électroniques des lecteurs et des ordinateurs est basé sur cette loi. Vous pouvez également citer le domaine de l'IRM, les techniques basées sur la RMN et la microscopie électronique. D'ici quelques décennies, les réacteurs à fusion contrôlée qu'Iter pourrait suivre utiliseront de tels aimants supraconducteurs. Il est possible qu'une révolution technologique majeure ait commencé dans le jeune domaine de l'information quantique et des ordinateurs quantiques mythiques. Il y a même des spéculations sur le rôle que joue la mécanique quantique dans la biologie et les neurosciences. La physique quantique n'est pas un domaine clos. Il contient des paradoxes qui ne sont pas encore entièrement compris, tels que le paradoxe du chat de Schrödinger et l'effet EPR, mais la compréhension s'est considérablement améliorée depuis le début des années 1980.