FORMULES de PHYSIQUE
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MECANIQUE QUANTIQUE
-mécanique quantique
La mécanique quantique traite du comportement physique des particules atomiques et subatomiques (leurs mouvement, impulsion, flux, moment cinétique)
On utilise à cet effet, une fonction d'onde, qui malheureusement n'offre que des probabilités concernant le calcul des paramètres de la particule (mouvement, trajectoire...) Le terme Quantique vient de quantum, qui est une parcelle infiniment petite et insécable d'une grandeur qui de ce fait ne se mesure que de façon discrète.
La Physique quantique a la réputation d'être incompréhensible, alors le mot "quantique" est devenu mythique et on le trouve désormais (trop facilement) appliquer à des notions diverses, y compris dans l'infiniment gtand et il faut parfois fouiller pour retrouver le quantum originel...
Voici quelques expressions qualifiées de “quantiques”
BRUIT QUANTIQUE
(synonymes: bruit de grenaille ou bruit de Schottky ou shot noise)
C'est un bruit percevable en électronique; il est dû aux irrégularités (discontinuités) des arrivées d'électrons, porteurs de charges élémentaires
Ces électrons suivent une loi de Poisson w(probabilité) = lk.e-l / k !
CHAMPS QUANTIQUES
Le terme "champs quantiques" exprime que les interactions fondamentales de mécanique classique sont homothétiquement exprimables en infiniment petit, sous la forme de relations interactives entre particules élémentaires
Chaque champ (synonyme : champ de jauge) est une zone de l'espace où se déplace, de façon isotrope et cohérente, au moins une particule définie par une fonction d'onde, en créant des interactions. Mais les mesures de ces interactions sont toujours multiples d'un quantum basique (d'énergie, d'action ou d’autres...)
Il y a déjà une notion de champ d'énergie dans la mécanique classique einsteinienne, mais ici on écrit les équations pour une énergie ondulatoire et ceci dans une expression harmonique. Car les particules sont considérées en excitation harmonique, avec un nombre variable (éventuellement infini) de degrés de liberté
CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE (ou Q.C.D)
C'est l'étude des interactions fortes, entre hadrons (composés de quarks)
-voir chapitre Interaction
COMPLÉMENTARITÉ des OBJETS QUANTIQUES
Il s'agit ici du principe de Bohr, qui énonce qu'un objet particulaire quantique, bien que bivalent (à la fois corpuscule et onde) ne peut se présenter à nous que sous un seul de ces 2 aspects.
Donc une mesure faite sur l'une des caractéristiques de son aspect corpusculaire, ne pourra permettre aucune autre mesure précise d'une observable dépendant de son aspect ondulatoire (par exemple une précision de mesure sur la position déniera une possible précision sur la quantité de mouvement) Ceci débouche sur le principe d'incertitude
COSMOLOGIE QUANTIQUE
La justification de transférer le mot quantique dans l'infiniment grand est double;
-au moment du Big bang, on estime que le cosmos ressemblait à une particule de notre époque
-l'énergie du milieu universel (le vide) présente (dans un volume unitaire très petit) une valeur unitaire assimilable à un quantum dit "énergie de point zéro" Ep0
DEGENERESCENCE QUANTIQUE
ou Distribution groupée de particules
Pour un système, la dégénérescence de niveau est le nombre d’états distincts de même énergie stationnaire
ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE (ou Q.E.D)
C'est l'étude des interactions électromagnétiques entre particules élémentaires (voir chapître Interaction)
ÉTAT QUANTIQUE (dont le CHAT de SCHRÖDINGER)
C'est l'état d'un système particulaire, déterminé par les caractéristiques de sa fonction d'onde
Celle-ci permet de faire des prédictions probabilistes car elle donne seulement la possibilité que tel ou tel état-résultat de mesure soit obtenu.Les états possibles (E1 et E2) d'un système physique se superposent pour créer un état global, inclus dans sa fonction d'onde >> le phénomène à venir dépend de 2 phénomènes opposables –telles les 2 facettes d'une pièce de monnaie (pile et face) qui coexistent et sont présentes ensemble avant sa chute, mais ne le sont plus après--(ce n’est qu’après la chute que l’une des facettes sera perceptible).
Cet exemple a été vulgarisé sous le nom de paradoxe du chat de Schrödinger >>
un chat est supposé bloqué dans une boîte opaque, conditionnée de telle façon qu’on puisse y introduire un gaz létal, par une vanne d’admission (télé)commandée grâce à l’arrivée d’une particule élémentaire (p). Avant le top de lancée de cette particule, le chat est équiprobablement en sursis (il a autant de risque de devenir mort que de rester vivant; son avenir est bi-proposé --mort ou vie-- comme les facettes de la pièce de monnaie.
Si l'on effectue maintenant la lancée de ladite particule (p) et qu’en même temps on observe le résultat de son action, sa fonction d’onde de (p) à l’entrée dans la boîte, est perturbée (réduite) par l’arrivée des photons de notre regard,qui sont des éléments extérieurs à (p). On ne peut alors que constater un état perturbé de la fonction d’onde, qui n'est pas obligatoirement le même que celui d'avant la pose du regard
Les photons parasites (ceux ayant permis de regarder) écrasent- ou écroulent ou réduisent- la fonction d'onde de (p), ce qui entraîne sa modification (ou sa disparition) au moment où l’on regarde. Donc l’impossibilité de connaître l’état de la fonction d’onde autorise aussi bien la mort que la vie de ce pauvre chat, sans qu’on ait pu savoir à quoi on pouvait s’attendre.
Une théorie dite de décohérence , propose une piste pour expliquer le passage depuis 2 états coïncidents (oui et non) pour les ramener à un seul état (oui ou non)
LIQUIDE de SPIN QUANTIQUE
Dans un matériau antiferromagnétique, il peut exister une fluctuation des spins magnétiques donnant l'impression d'un écoulement liquide (exemple dans les iridates de Li et de Na)
NOMBRES QUANTIQUES
Ce sont des valeurs numériques attribuées à certaines caractéristiques des particules- Voir ce chapitre
NON-SEPARABILITE QUANTIQUE
Des particules ayant eu un moment de vie commune, se souviennent de leurs caractéristiques mutuelles instantanément, comme si elles étaient inséparables, bien que la distance et le temps aient changé (c'est l'intrication)
Le paradoxe EPR fut une théorie prétendant expliquer l'intrication avec des variables cachées
ORDINATEUR QUANTIQUE (QUANTUM COMPUTER)
Il s’agit d’un appareil qui traite les informations à partir de qbits, qui permettent de traiter tous les états possibles d’une série de données en une fois (intrication)
On multiplie la puissance d’un ordinateur quantique à chaque fois qu’on lui ajoute un qbit (alors qu’avec un ordinateur classique, on ne fait que l’additionner). Pratiquement, il est difficile de conserver plusieurs fonctions d’onde de plusieurs qbits, sans que leur utilisation ne les fasse s’écrouler. Donc on n’a pour l’instant que quelques qbits colocataires d’unmême computeur quantique, car l’implémentation* des circuits quantiques est délicate(*implémentation = logiciel ou système d'exploitation, nécessaire pour un utilisateurlambda).
OSCILLATEUR (HARMONIQUE) QUANTIQUE
Oscillateur = système périodique
Harmonique = dont les oscillations sont sinusoïdales et ne dépendent que des caractéristiques du système et des conditions initiales
Quantique = qui concerne les particules
Energie d’un tel oscillateur: Eo = h.w.(n + ½) où h est Dirac h // w la vitesse angulaire et n un entier
PARTICULES QUANTIQUES
Ce sont théoriquement celles dont les mesures dépendent de quanta, En pratique, ce sont les particules élémentaires de dimensions < 10-8 m
Les termes quanton ou corpusconde ou particlonde sont des synonymes de particule quantique et ces terminologies rappellent que -selon les phénomènes- elles peuvent présenter soit des caractéristiques corpusculaires (volume concentré et homogène), soit des caractéristiques ondulatoires (ensemble de vibrations dans un volume diffus)
PHYSIQUE QUANTIQUE
Terme utilisé pour l’étude des particules quantiques (incluant les lois de Pauli, de Dirac, de Schrödinger, de mécanique ondulatoire, etc)
QUANTIFICATION (avec ÉVENTUELLEMENT un ADJECTIF)
Expression signifiant qu'on applique le calcul des quanta à une grandeur (mode de calcul des valeurs numériques discrètes correspondant à un nombre de quanta)
Par exemple une quantification spatiale (c'est à dire angulaire d'espace), signifie que cela concerne les moments cinétiques des atomes)
RELATIONS USUELLES entre les PARAMETRES QUANTIQUES
Q’ = h / l/// n = h / m.l /// E= h² / 2m.l² /// l = (h² / 2m.E)1/2 /// t = m.l² / h /// E = h.n
où (l) est la longueur d’onde, (Q’) la quantité de mouvement, (h) la constante de Planck, -une action-, (h) la constante de Planck réduite-un moment cinétique-, (m) la masse, (t) le temps, (E) l’énergie et (n) la fréquence
RENDEMENT QUANTIQUE
Terme utilisé pour définir la probabilité d’émergence de particules, comparée au nombre de particules incidentes, dans une expérience.
Par exemple, le rendement = probabilité w de création d'un photoélectron est
w = (1-yr) yn[1 – e-ya.l]
avec yr = coeff. de réflexion des photons
yn= fraction des éléments chargés
ya= coefficient d’absorption
l(m) = épaisseur du détecteur
SUPERFLUIDITE QUANTIQUE
La superfluidité est l'abaissement brutal de la viscosité associée à une élévation de la conductivité thermique d’un corps. En dessous d'une certaine température, certains corps simples se trouvent en état de condensat de Bose-Einstein et leur viscosité, qui est liée aux chocs moléculaires, décroît brutalement. Ils deviennent superfluides et s'écoulent dès lors sans frottement.
THÉORIE QUANTIQUE des CHAMPS (T.Q.C ou Q.F.T en anglais)
C’est l’extension pertinente de l’ensemble des champs quantiques
C'est une théorie qui exprime que les particules sont des zones excitées (de certains domaines de l'espace), qu'elles ont une énergie (Lagrangien) liée à leur état vibratoire et qu'elles présentent certains degrés de liberté
Mais malgré une mise en présentation mathématique de haute volée pour lesdits paramètres, cette théorie ne débouche en rien sur une explication des grands problèmes butoirs du monde corpusculaire (comme la dualité corpuscule-onde, l'apparition-disparition des particules fugaces, l'intrication, la multi-interaction des particules etc....)
En outre, elle prétend impliquer des champs continus mais comme ils sont "quantiques" ils devraient être -par définition- discontinus ?
UNITE QUANTIQUE: le QUANTUM
On constate que la mesure d’un phénomène concernant les particules ne peut s’effectuer que par paliers, chaque espace entre 2 paliers étant une quantité UNITAIRE insécable de mesure.
Le terme exprimant cette quantité unitaire est quantum(au pluriel quanta), dont dérive le qualificatif quantique (concernant le monde de l’infiniment petit)
En langage pratique (c'est à dire abrégé), quantum désigne le plus souvent une quantité unitaire d'action. Mais il y a d’autres quanta (de flux, d’énergie, d’entropie....)
-quantum d'action dénommé constante de Planck (6,626 068 .10-34 J-s)
-quantum d'énergie dénommé électronvolt (eV) valant 1,602 176 462(63).10-19 Joule
VIDE QUANTIQUE
C’est l’appellation fantaisiste de l’énergie du vide (ou plus exactement de l’énergie du “milieu universel”, car le vide n’existe pas). Voir ci-dessus : cosmologie quantique
VOLUME QUANTIQUE
C'est le volume contruit sur une distance interparticulaire égale à la longueur d'onde thermique de de Broglie (variable selon le type de particule de 2 à 7.10-11 m,)
Donc volume de ˜ 10-32 à -30 m3,