Dualité onde-particule à l’œil nu : l’étrange comportement d’une goutte rebondissante

Conférence organisée par Altaïr, centre d’histoire des sciences et des techniques de l’ULB.

Il y a près de trois siècles, Newton suggéra que des particules de lumière produisaient des ondes dans un milieu éthéré comme une pierre ricochant génère des ondes dans l’eau, leur mouvement étant alors affecté par ces ondes. Newton tentait ainsi de réconcilier dans une même entité les propriétés ondulatoires et corpusculaires de la lumière, a priori incompatibles. Avec l’avènement de la mécanique quantique au XXème siècle, il est apparu que toutes les particules à l’échelle microscopique, de lumière aussi bien que de matière, possédaient cette nature duale, se comportant tantôt comme une onde, tantôt comme une particule. Néanmoins, toutes les tentatives reprenant les caractéristiques de la métaphore de Newton où les particules sont guidées par leur propre onde n’ont pu aboutir. Une des difficultés de ces théories réside dans l’absence d’équivalent macroscopique sur lequel s’appuyer.
Avec mon collègue, Yves Couder, nous avons découvert il y a quelques années un objet macroscopique singulier possédant une forme classique de dualité onde-particule. Cet objet est composé d’une goutte rebondissant sur un bain vibré verticalement qui est auto-propulsée à la surface du bain, pilotée par les ondes qu’elle produit lors de chaque rebond. Habillée de son onde pilote, cette goutte forme un objet symbiotique, que nous avons appelé « marcheur » qui possède une dualité onde-particule « classique ».

Ce marcheur possède plusieurs caractéristiques que l’on croyait spécifiques au domaine quantique : l’apparition inattendue d’un principe d’incertitude et de comportements quantifiables à l’échelle macroscopique. Cette dualité est basée sur une forme de mémoire contenue dans le champ d’onde produit par les rebonds successifs de la goutte. Lors de mon exposé, je présenterai quelques exemples de comportements analogues aux comportements observés dans des expériences historiques de mécanique quantique et je discuterai de cette forme de dualité originale qui nous entrainera sur des considérations fascinantes d’espace et de temps, de causalité et de retournement temporel.

Un cycle de conférence pour tous

Le Cercle Altaïr a été créé en 1989 par quelques enseignants de l’ULB ayant pris conscience qu’il y a un public en attente d’exposés sur l’histoire des sciences et  des techniques. Depuis cette date, avec un succès qui ne se dément pas, ils organisent chaque année un cycle de conférences dont certaines concernent  l’histoire des sciences proprement dite, d’autres des questions d’actualité de la recherche en mathématique et en sciences.