Paradoxe EPR

Le paradoxe EPR permet la transmission d’informations plus vite que la vitesse de la lumière

Imaginé par Einstein en 1935. Observé expérimentalement par l’équipe de Alain Aspect à Orsay en 1981 (expérience refaite et améliorée en 1982).

La physique quantique, contrairement à la physique classique, veut que dans le monde microscopique il soit impossible de connaître simultanément certaines paires de propriétés d’une particule (par exemple sa position et sa quantité de mouvement selon un axe donné). Tout ce qu’on peut déterminer ce sont les probabilités statistiques de mesurer chaque propriété.

Albert Einstein s’est opposé toute sa vie à cette idée, refusant de croire qu’une théorie fondamentale ait recours aux probabilités. Einstein a donc essayé de concevoir des expériences de pensée afin de montrer à Bohr qu’il avait tort. La dernière expérience qu’il a imaginée, avec deux autres physiciens — Boris Podolsky et Nathan Rosen –, afin de mesurer la position et le moment d’une paire de systèmes de protons, devait contredire un aspect de la mécanique quantique : l’enchevêtrement des particules; ils obtinrent des résultats extrêmement surprenants, qui les amenèrent à conclure que cette théorie ne donnait pas une description complète de la réalité physique.

L’enchevêtrement des particules permet, dans certaines circonstances, que deux particules conservent un lien causal, peu importe la distance les séparant : ce qui advient à l’une advient nécessairement à l’autre avec une simultanéité parfaite. Cela veut dire que si on mesure les propriétés d’une des deux particules, on peut connaître automatiquement les propriétés de sa jumelle éloignée, ce qui implique que les particules gardent un lien de communication instantané. Or, cela semble contredire la relativité restreinte d’Einstein qui dit qu’aucune communication ne peut dépasser la vitesse de la lumière. C’est pourquoi Einstein appelait ce phénomène « action fantôme à distance ».

La mesure effectuée sur le proton 1 donne un état déterminé pour le proton 2, en fonction de la direction de la mesure choisie, bien que les deux particules puissent être à des millions de kilomètres l’une de l’autre, et n’interagissent pas entre elles à l’instant considéré.

Ce paradoxe, qui est connu sous le nom de paradoxe EPR (EPR pour Einstein, Podolsky et Rosen), a été soumis à l’expérience pour la première fois en 1981, par le physicien français Alain Aspect, à Paris, sur des photons (au lieu de protons, mais les résultats sont équivalents). L’expérience imaginaire EPR a démontré de façon approfondie que Bohr a eu raison contre Einstein : la théorie de la physique quantique est valide, elle implique  » un tout indivisible, au sein duquel l’instrument d’observation est inséparable de ce qui est observé, puisque l’enchevêtrement a bel et bien été observé.

On est ainsi amené à conclure que les deux protons sont en corrélation entre eux et qu’une mesure effectuée sur l’un affecte l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Ceci peut paraître très étonnant, mais telle semble bien être la nature : la réalité ne peut être que non-locale (théorème de Bell). L’expérience d’Alain Aspect a ainsi démontré que les systèmes quantiques comportent entre eux des relations qui ne peuvent s’expliquer par la physique classique.

Il y a donc violation du principe premier de la relativité, l’information se propageant plus vite que la vitesse de la lumière.

Compilé de:
http://www.physique.usherb.ca/…/epr.html
http://www.geocities.com/…de_epr.htm

Plus technique:
http://www.ens-lyon.fr/~lguyon/…/aa_exp.htm
http://www.ens-lyon.fr/~lguyon/…/sources.htm

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