Effet Zeno quantique

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La autant que Zeno le fait est un phénomène dans la physique quantique où l'observation d'une particule l'empêche de se désintégrer comme elle le ferait en l'absence d'observation.

Paradoxe Zénon Classique

Le nom vient du paradoxe logique (et scientifique) classique présenté par l'ancien philosophe Zénon d'Elée. Dans l'une des formulations les plus simples de ce paradoxe, pour atteindre un point éloigné, vous devez parcourir la moitié de la distance jusqu'à ce point. Mais pour y parvenir, il faut parcourir la moitié de cette distance. Mais d'abord, la moitié de cette distance. Et ainsi de suite... de sorte qu'il s'avère que vous avez en fait un nombre infini de demi-distances à franchir et que, par conséquent, vous ne pouvez jamais le faire !

Origines de l'effet Quantum Zeno

L'effet Zeno quantique a été présenté à l'origine dans l'article de 1977 'The Zeno's Paradox in Quantum Theory' (Journal of Mathematical Physics, PDF ), écrit par Baidyanaith Misra et George Sudarshan.

Dans l'article, la situation décrite est une particule radioactive (ou, comme décrit dans l'article original, un 'système quantique instable'). Selon la théorie quantique, il existe une probabilité donnée que cette particule (ou « système ») passe par une désintégration dans un certain laps de temps dans un état différent de celui dans lequel elle a commencé.

Cependant, Misra et Sudarshan ont proposé un scénario dans lequel l'observation répétée de la particule empêche en fait la transition vers l'état de désintégration. Cela peut certainement rappeler l'idiome commun 'une marmite surveillée ne bout jamais', sauf qu'au lieu d'une simple observation sur la difficulté de la patience, il s'agit d'un résultat physique réel qui peut être (et a été) confirmé expérimentalement.

Comment fonctionne l'effet Quantum Zeno

L'explication physique en quantique la physique est complexe, mais assez bien compris. Commençons par penser à la situation telle qu'elle se produit normalement, sans l'effet Zeno quantique au travail. Le 'système quantique instable' décrit a deux états, appelons-les l'état A (l'état non dégradé) et l'état B (l'état dégradé).

Si le système n'est pas observé, il évoluera avec le temps de l'état non dégradé à une superposition d'état A et d'état B, la probabilité d'être dans l'un ou l'autre état étant basée sur le temps. Lorsqu'une nouvelle observation est faite, la fonction d'onde qui décrit cette superposition d'états s'effondrera dans l'état A ou B. La probabilité de l'état dans lequel elle s'effondre est basée sur le temps qui s'est écoulé.

C'est la dernière partie qui est la clé de l'effet Zeno quantique. Si vous faites une série d'observations après de courtes périodes de temps, la probabilité que le système soit dans l'état A pendant chaque mesure est considérablement plus élevée que la probabilité que le système soit dans l'état B. En d'autres termes, le système continue de s'effondrer. dans l'état non décomposé et n'a jamais le temps d'évoluer vers l'état décomposé.

Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, cela a été confirmé expérimentalement (tout comme l'effet suivant).

Effet Anti-Zéno

Il existe des preuves d'un effet opposé, qui est décrit dans le livre de Jim Al-Khalili Paradoxe comme 'l'équivalent quantique de regarder une bouilloire et de la faire bouillir plus rapidement'. Bien qu'elles soient encore quelque peu spéculatives, ces recherches vont au cœur de certains des domaines scientifiques les plus profonds et peut-être les plus importants du XXIe siècle, comme travailler à la construction de ce qu'on appelle un autant qu'un ordinateur .' Cet effet a été confirmé expérimentalement.