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La particule libre

Dans le cas précédent, on a étudié ce qui arrivait à un électron qui ne peut pas échapper à l'attraction du noyau atomique. On va regarder maintenant ce qui arrive à un électron "libre", c'est à dire qui n'est attaché à aucun atome.

Laissé à lui-même, un électron libre peut prendre ses aises, et s'étaler jusqu'à atteindre des tailles de quelques millimètres ! Ce qui est énorme pour un électron. C'est des millions de fois plus gros qu'un atome. Mais on n'a que des preuves indirectes du fait qu'un électron libre est capable d'atteindre cette taille.

En effet, pour savoir où il est, il faut le faire interagir avec, par exemple un écran qui produit de la lumière là où l'électron arrive. Mais ce qu'on observe, ça n'est jamais une tache de quelques millimètres, mais un point de quelques micromètres au plus.

C'est à dire que l'électron n'interagit qu'avec une petite partie de l'écran, quoi qu'il arrive ! C'est pour cela qu'on a mis si longtemps à admettre que l'électron n'était pas une bille : on voyait toujours un point sur l'écran.

En fait, ce qui se passe est simple, cela ressemble à ce qui se passe avec les orbitales atomiques : lorsque l'électron interagit avec l'écran, il est perturbé, et il se rétracte très rapidement pour redevenir petit (disons de la taille de ses congénères dans les atomes - donc de la taille d'un atome, quoi). Lorsque l'électron s'étale, son état est fragile et le moindre contact avec un objet assez gros suffit à le faire se rétracter. Un électron "coup" en deux" est un électron étalé. Prenons un électron coupé en deux avec 45% de son nuage groupé d'un côté, et 55% de l'autre. Au moment où l'électron interagit avec l'écran, ce contact fait fondre immédiatement l'un des deux morceaux, et c'est le morceau restant qui produit la lumière sur l'écran. Un électron étalé est instable, et la moindre perturbation suffit à lui faire quitter cet état.

Plus l'électron est présent en un endroit, plus il a de chances que le contact avec l'écran le fasse se condenser complètement en cet endroit. Si l'électron était situé à 55% en un endroit, il a 55% d'y apparaître entièrement lors de la mesure, c'est à dire du contact avec l'écran !

On peut donc dire là aussi que l'électron était dans deux états superposés : ici et là-bas. Si on considère que l'électron est une bille, cela paraît exceptionnel - mais si vous considérez que l'électron est un nuage, un blob, cela n'a rien d'exceptionnel. C'est juste une façon de voir...


Il reste une dernière propriété exceptionnelle : la corrélation.