Plongée dans le monde quantique

Sonar, série de podcasts d’explorations scientifiques et sonores, vous embarque pour une aventure en immersion... Plongez dans ces récits où les sons se propagent et les sujets scientifiques deviennent des paysages. Chaque épisode est un récit raconté par une narratrice, habillé par des sons originaux, co-construit avec un·e scientifique. Un mini livre audio qui vous accompagne et fait entendre la science autrement.

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La physique quantique, ce monde où notre intuition s'évanouit... Là où la physique classique arrive très bien à décrire les mouvements de corps à l'échelle macroscopique (par exemple une pomme qui tombe), c'est tout de suite plus compliqué lorsqu'on s'intéresse à des objets microscopiques comme les atomes. À cette échelle, les particules ont des comportements tout à fait particuliers et inexplicables par la physique classique. Ce qui a conduit au début du XXᵉ siècle, les physicien·nes à développer de nouvelles théories, formules et équations spécifiques à ces micro-objets : la physique quantique était née.

Un des comportements particuliers qu'ont les atomes et qui constitue un concept fondamental de la physique quantique, c'est la dualité onde-particule (aussi appelée onde-corpuscule). Pour le dire simplement, les atomes se comportent à la fois comme une particule (on prend souvent l'image d'une bille), et aussi comme une onde (ici on visualise souvent une onde à la surface de l'eau, comme dans la scène de Jurassic Park où le T-Rex s'approche de la voiture, qu'on a un gros plan sur un verre d'eau et qu'on voit l'eau bouger au rythme des pas du géant... bref on s'égare). 

Pour comprendre ces phénomènes, les chercheur·es vont développer des techniques particulières comme les interféromètres, des dispositifs qui permettent de faire joujou avec des ondes atomiques (ok c'est pas le terme scientifique exact). Et sans rentrer dans le détail parce qu'il s'agirait de ne pas trop spoiler cet épisode de Sonar, ce genre d'expérience ne peut être faite que dans des conditions de vide absolu (aucune autre particule présente à part les atomes à observer) et à des températures proches du zéro absolu (soit -273,16°C). Les scientifiques font tout ça dans un espace restreint, une sorte d'aquarium donc.

Les scientifiques cherchent à savoir jusqu'à quelle taille (de particule) il est possible d'observer des comportements quantiques. Leurs recherches pourraient aussi avoir des applications très concrètes pour observer les nappes phréatiques, mesurer la masse des glaciers, etc... 

Alors, prêt·e à plonger dans l'aquarium quantique ? Et gare aux détours et égarements... Si notre intuition s’évanouit dans ce nouveau monde, attention toutefois aux dérives sectaires où la physique quantique subie des récupérations en tout genre... Restons à bord de la navette scientifique et guidé·es par notre esprit critique !

Alexandre Gauguet est enseignant-chercheur en physique quantique à l'Université de Toulouse au sein du Laboratoire collisions agrégats réactivité - LCAR (CNRS, Université de Toulouse).

Sonar est une série et production Exploreur - Communauté d'universités et établissements de Toulouse. Coordination et suivi éditorial : Clara Mauler, Eva Bouloux, Gauthier Delplace. Co-conçue et réalisée par Les Voix de Traverse : Aurélien Caillaux et Lucie Combes. Visuel : Delphie Guillaumé et Eva Bouloux. Ces recherches et cet épisode ont été financé·es par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR). Cet épisode est réalisé et financé dans le cadre du projet Science avec et pour la société « CONNECTS » porté par la Communauté d'universités et établissements de Toulouse.