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Chapitre 4 contenu physique du formalisme

Contenu physique du formalisme Table des matières Postulats généraux Spectre discret non-dégénéré Mesures de deux grandeurs Grandeurs incompatibles inégalité de Heisenberg Mesure d ? un moment magnétique expérience de Stern et Gerlach Interaction avec un champ d ? induction magnétique Description de l ? expérience de Stern et Gerlach Résultats expérimentaux Interprétation des résultats Représentations matricielles des composantes du moment magnétique Polarisation de la lumière Polarisation rectiligne Polarisation circulaire Polarisation du photon Polarisation rectiligne Polarisation circulaire Transformation des états par rotation Cryptographie quantique Spectre discret dégénéré Ensemble complet d ? observables qui commutent Opérateur densité États purs Mélanges statistiques Propriétés générales de l ? opérateur densité indice de pureté Populations et cohérences CLa mécanique quantique a été inventée pour interpréter des expériences réalisées sur des atomes Contrairement à la vieille théorie quantique elle a montré sa validité pour l ? étude des atomes à plusieurs électrons les molécules et les solides Plus tard elle a permis d ? étudier avec succès les phénomènes nucléaires ainsi que les particules élémentaires Conçue pour expliquer des phénomènes à basses énergies quelques dizaines ou centaines d ? eV elle a été con ?rmée à des énergies très élevées des dizaines de M eV en physique nucléaire et des GeV en physique des particules Elle a permis de suggérer des expériences et de faire des prévisions qui ont toujours été véri ?ées Pour faire le lien avec l ? expérience il faut se donner des règles d ? interprétation du formalisme qui jouent le rôle de postulats de la mécanique quantique L ? approche opérationnelle présentée ici est pratiquement toujours celle qui est utilisée dans un premier cours de mécanique quantique Elle est connue sous le nom d ? interprétation de Copenhague Malgré ses défauts ou ses insu ?sances elle permet d ? appliquer de manière e ?cace la théorie quantique à un grand nombre de situations L ? observateur et la notion de mesure jouent un rôle central dans l ? interprétation du formalisme En physique classique une théorie peut décrire l ? évolution d ? un système en faisant abstraction de l ? observateur La mesure peut con ?rmer ou in ?rmer la théorie mais elle ne joue pas un rôle essentiel dans l ? évolution du système Selon l ? interprétation de Copenhague le monde est divisé en deux parties un système microscopique et un appareil de mesure macroscopique Le premier obéit aux lois de la physique quantique tandis que le second obéit aux lois de la physique classique La physique classique joue donc un rôle central dans la formulation des lois de la physique quantique alors qu ? elle en constitue une approximation Cette séparation arbitraire entre l ? objet étudié et l ? appareil de mesure ne permet pas d ? étudier par exemple l ? univers dans son ensemble L ? interprétation de Copenhague a fait l ? objet de nombreuses critiques pour d ? autres raisons En particulier l ? application de la logique quantique au monde macroscopique