Il peut y avoir un grain d'espoir pour le félin condamné le plus célèbre de la physique, le chat de Schrödinger.
Dans l'expérience de pensée bizarre symbolisant l'état étrange des particules subatomiques en physique quantique, un chat confiné dans une boîte est à la fois mort et vivant jusqu'à ce que la boîte soit ouverte, à quel point le chat tombe mort ou s'en va joyeusement.
On pensait autrefois que ce moment de vérité était instantané et complètement imprévisible. Mais dans une étude publiée le 3 juin dans la revue Nature, les physiciens de Yale ont pu observer le chat de Schrödinger en action, prédire le sort du félin et même sauver le chat d'une mort prématurée.
Avec cette nouvelle découverte, les physiciens ont pu "arrêter le processus et ramener le chat à son état de vie", a déclaré à Live Science Michel Devoret, physicien à Harvard et l'un des co-auteurs de l'étude.
En physique, le chat de Schrödinger est une expérience de pensée dans laquelle un chat est piégé dans une boîte avec une particule qui a 50 à 50 chances de se décomposer. Si la particule se désintègre, le chat meurt; sinon, le chat vit. Jusqu'à ce que vous ouvriez la boîte, cependant, vous n'avez aucune idée de ce qui est arrivé au chat, donc il existe dans une superposition d'états morts et vivants, tout comme les électrons et autres particules subatomiques existent simultanément dans plusieurs états (tels que l'énergie multiple niveaux) jusqu'à ce qu'ils soient observés. Lorsqu'une particule est observée et choisit au hasard d'occuper un seul niveau d'énergie, cela s'appelle un saut quantique. Les physiciens pensaient à l'origine que les sauts quantiques étaient instantanés et discrets: Poof! Et soudain, la particule est dans un état ou un autre.
Mais dans les années 1990, de plus en plus de physiciens ont commencé à soupçonner que les particules suivaient un chemin linéaire au fur et à mesure de leur saut, avant d'entrer dans leur état final. À cette époque, les physiciens n'avaient pas la technologie pour observer ces trajectoires, a déclaré Todd Brun, physicien à l'Université de Californie du Sud, qui n'était pas impliqué dans la recherche. C'est là qu'interviennent Devoret et ses co-auteurs.
Les physiciens de Yale ont projeté une lumière brillante sur un atome et ont observé comment la lumière diffusée lors du saut quantique s'est produite. Ils ont constaté que les sauts quantiques étaient continus plutôt que discrets, et que les sauts à différents niveaux d'énergie discrets se tenaient sur des trajectoires de "vol" spécifiques.
Une fois que les physiciens ont connu l'état spécifique de l'atome, ils ont pu inverser ce vol, en appliquant une force dans la bonne direction avec juste la bonne force, a déclaré l'auteur principal et physicien de l'Université de Yale, Zlatko Minev. Identifier correctement le type de saut était essentiel pour réussir à inverser le vol, a-t-il ajouté. "C'est très précaire", a déclaré Minev à Live Science.
Certains physiciens, comme Brun, ne sont pas surpris par la découverte: "Ce n'est pas différent de tout ce que quelqu'un avait prédit", a déclaré Brun à Live Science. "La chose intéressante est qu'ils l'ont réalisée expérimentalement."
La nouvelle découverte est particulièrement importante pour les installations de recherche comme l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO), où les physiciens observent les ondes gravitationnelles, a déclaré Devoret. Dans ces installations de recherche, l'imprévisibilité des particules, également appelée bruit quantique, est le fléau des efforts des scientifiques pour effectuer des mesures précises.
"Comme les physiciens aiment à le dire, avec le bruit quantique, même Dieu ne peut pas savoir ce que vous mesurerez", a déclaré Devoret. Grâce à ces recherches, les physiciens peuvent «couper» le bruit quantique et effectuer des mesures plus précises.
Les particules et le sort du chat de Schrödinger seront toujours quelque peu imprévisibles à long terme, a déclaré Devoret. La principale conclusion de lui et de ses coauteurs est que leur sort peut être observé et prédit au fur et à mesure qu'ils se produisent.
"C'est un peu comme des éruptions volcaniques", a expliqué Devoret, "elles sont imprévisibles à long terme. Mais à court terme, vous pouvez voir quand on est sur le point d'éruquer."
