L’hologramme est une image tridimensionnelle sans lentille, capable de recréer des représentations réalistes d’objets matériels. […] Les hologrammes et l’holographie sont incompréhensibles en termes d’optique géométrique dans laquelle la lumière est considérée comme formée de particules abstraites ou photons. La méthode holographique dépend du principe de superposition et des modèles d’interférence de la lumière ; elle impose que la lumière soit comprise comme étant un phénomène ondulatoire. Les principes de l’optique géométrique représentent une approximation adéquate pour une série d’instruments optiques […]. L’optique mécanique ne permet pas d’enregistrer les modèles d’interférence de la lumière. Or, ceci constitue précisément l’essence de l’holographie qui se fonde sur l’interférence de la lumière monochromatique pure et de la lumière cohérente (lumière dont le déphasage ne varie pas dans le temps et dont les variations sont synchrones). Dans la technique proprement dite de l’holographie, le rayon laser est divisé et amené à interagir avec l’objet photographié ; le modèle d’interférence qui en résulte est ensuite enregistré sur une plaque photographique. L’illumination ultérieure de cette plaque par un laser permet de recréer une image tridimensionnelle de l’objet original.
Les représentations holographiques possèdent de nombreuses caractéristiques qui font d’elles les meilleurs modèles existant des phénomènes psychédéliques et d’autres expériences vécues durant les états inhabituels de conscience.

"Superfluidité": des physiciens parviennent à prouver l'existence cet état (très) particulier de la matière

(Vidéo GEO : Et si la physique quantique redéfinissait la mesure du temps ?)

La matière supersolide vient de révéler l'un de ses secrets. Les chercheurs sont parvenus pour la première fois à obtenir la preuve irréfutable de sa double condition : à la fois solide et liquide.

On distingue quatre états de la matière : l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux et, plus rarement, l'état plasma. Mais les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à ce qu’ils appellent les états "exotiques" de la matière.

Des états particuliers qui émergent lorsque la température est soit extrêmement élevée, soit froide au point de se rapprocher du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius). Ou alors lorsque la matière est confrontée à des niveaux de gravité, d’énergie ou de densité extrêmes.

La matière flotte alors entre plusieurs états, ni tout à fait solide, ni tout à fait liquide, ni vraiment gazeuse. Jusque-là, les physiciens n’étaient pas parvenus à confirmer leur intuition qu’il existait des "supersolides", une matière qui possède à la fois les propriétés d'un solide et d'un superfluide.

Mais des scientifiques ont annoncé le 6 novembre dans une étude publiée dans la revue Nature qu'ils avaient réussi à remuer pour la première fois un "supersolide". Une révolution.

"Si on remplace le café par un superfluide, celui-ci ne tourne pas avec la cuillère"

Pour mieux comprendre, il faut imaginer que dans les conditions extrêmes que nous avons évoquées, les liquides et les gaz ont une résistance plus ou moins grande à l’écoulement, mesurée par ce qu’on appelle la viscosité. Le miel et l’huile sont par exemple plus visqueux que l’eau.

"Les superfluides, eux, n’ont pas de viscosité: ils s’écoulent sans perte d’énergie, ce qui leur permet de circuler indéfiniment dans un contenant sans ralentir", explique l’étude.

"Imaginez une tasse de café, et que vous la remuiez un peu avec une cuillère. Vous verrez le café tourner autour du centre, et si vous regardez bien, il peut y avoir un tourbillon au milieu, là où le liquide tourbillonne le plus vite. C'est un exemple classique de vortex dans un fluide ordinaire", observe Francesca Ferlaino, physicienne de l’Université d’Innsbruck (Autriche) et principale auteure de l’étude, auprès de l’AFP.

"Si on remplace le café par un superfluide, celui-ci ne tourne pas avec la cuillère, il reste parfaitement immobile comme si rien ne l’avait dérangé", ajoute-t-elle. Les chercheurs étaient déjà parvenus à observer les structures cristallines à l'intérieur des supersolides de différentes manières.

Mais il manquait encore à notre travail une observation directe d’une des propriétés caractéristiques et fondamentales de la superfluidité: l’écoulement sans rotation.

Les "vortex quantifiés" visibles pour la première fois

"Cependant, si vous tournez la cuillère plus vite, au lieu de former un grand tourbillon au centre, une série de petits tourbillons (appelés vortex quantifiés) commencent à apparaître. Ce sont comme de petits trous dans le fluide, chacun tournant à une vitesse spécifique, qui s’organisent en de beaux motifs réguliers à la surface du superfluide, presque comme les trous d’un morceau de gruyère", explique Francesca Ferlaino.

Les scientifiques ont finalement réussi à créer et observer en laboratoire ces fameux vortex, “preuve irréfutable de la superfluidité et preuve forte et directe de la double nature d’un état supersolide”, indique la physicienne.

Cette découverte majeure va permettre de simuler en laboratoire des phénomènes qui ne se produisent normalement que dans des conditions vraiment extrêmes, par exemple ce qui se passe au cœur des étoiles à neutrons.



 

Cette nouvelle expérience montre qu'Einstein avait tort sur la lumière

Le concept de lumière intrigue les scientifiques depuis des siècles. Une expérience récente du MIT relance le débat sur sa nature duale.

L'équipe du MIT a revisité une expérience classique avec une précision inédite. En reproduisant la célèbre expérience des fentes de Young en utilisant des atomes individuels, ils ont observé comment la lumière se comporte à l'échelle quantique. Leurs résultats confirment les prédictions de la mécanique quantique, tout en infirmant une intuition d'Einstein.

(image . Schéma de l'expérience du MIT: Deux atomes uniques dans une chambre à vide servent de fentes. Un laser illumine les atomes, et l'interférence de la lumière diffusée est enregistrée par une caméra ultra-sensible.

L'expérience des fentes de Young, ou fentes doubles, initialement conçue par Thomas Young en 1801, montre que la lumière peut former des motifs d'interférence, typiques des ondes. Cependant, lorsque les scientifiques tentent de déterminer par quelle fente passe la lumière, celle-ci se comporte comme une particule. Cette dualité onde-particule est un pilier de la mécanique quantique, mais elle reste difficile à appréhender intuitivement.

Les chercheurs du MIT ont poussé l'expérience dans ses retranchements. En refroidissant des atomes à des températures proches du zéro absolu, ils ont pu les utiliser comme des fentes parfaites. La lumière, sous forme de photons uniques, a révélé sa nature duale de manière encore plus nette que dans les versions précédentes de l'expérience. Plus ils cherchaient à connaître le chemin des photons, moins les interférences étaient visibles.

Cette étude, publiée dans Physical Review Letters, montre que le 'flou' quantique des atomes joue un rôle clé. Contrairement à ce qu'Einstein pensait, la simple incertitude sur la position des atomes suffit à brouiller le motif d'interférence, confirmant ainsi les prédictions de Bohr.

L'équipe a également effectué l'expérience en libérant les atomes de leur piège juste avant la mesure, et ils observé le même phénomène. Cela suggère que la nature profonde de la lumière ne dépend pas des détails expérimentaux, mais des principes fondamentaux de la mécanique quantique.

Qu'est-ce que la dualité onde-particule.

La dualité onde-particule est un concept fondamental de la mécanique quantique qui décrit comment les objets quantiques, comme la lumière, peuvent présenter à la fois des propriétés d'ondes et de particules. Ce phénomène est contre-intuitif car, dans notre expérience quotidienne, les ondes et les particules semblent être des entités distinctes.

Les ondes, comme celles que l'on voit à la surface de l'eau, peuvent se superposer et créer des motifs d'interférence. Les particules, en revanche, comme des billes, ont une position et une trajectoire bien définies. La mécanique quantique montre que ces deux comportements peuvent coexister pour un même objet, selon la manière dont on l'observe.

Cette dualité a été mise en évidence pour la première fois avec la lumière, mais elle s'applique également à d'autres particules, comme les électrons. Elle est à la base de nombreuses technologies modernes, comme les lasers et les microscopes électroniques. Comprendre cette dualité est essentiel pour explorer les limites de notre compréhension de la nature.

Pourquoi l'expérience des fentes doubles est-elle si importante ?L'expérience des fentes doubles est l'une des démonstrations les plus éloquentes des principes de la mécanique quantique. Elle montre de manière simple et directe comment la lumière, ou d'autres particules, peut se comporter à la fois comme une onde et comme une particule, selon le contexte expérimental.

Lorsque la lumière passe à travers deux fentes étroites, elle produit un motif d'interférence sur un écran placé derrière, caractéristique des ondes. Cependant, si on essaie de détecter par quelle fente passe chaque photon, le motif d'interférence disparaît, et la lumière se comporte comme une série de particules. Cela illustre le principe de complémentarité de Bohr, selon lequel les aspects onde et particule sont complémentaires et ne peuvent être observés simultanément.

Cette expérience a des implications profondes pour notre compréhension de la réalité. Elle suggère que l'acte d'observation influence le système observé, un concept qui a alimenté de nombreux débats philosophiques et scientifiques. Les versions modernes de l'expérience, comme celle réalisée par le MIT, continuent de tester les limites de notre compréhension de la mécanique quantique.