A l’échelle atomique, la réalité est gouvernée par le hasard et semble échapper au bon sens. «Le Temps» vous propose cinq incursions dans le monde quantique pour tenter d’y voir plus clair.

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La mécanique quantique est un modèle mathématique qui dépeint extrêmement bien les phénomènes qui ont lieu dans le monde de l’infiniment petit. Elle «permet de prédire les résultats d’expériences avec une précision phénoménale», explique Nicolas Brunner, professeur de théorie quantique à l’Université de Genève.

Pourtant, l’une des caractéristiques fondamentales de ce formalisme est qu’il ne donne que des indications probabilistes. On peut dire avec certitude quelle est la probabilité qu’un électron soit détecté en un endroit précis, mais il est impossible de prédire où il sera véritablement localisé avant que la mesure ne soit faite. En fait, la particule se trouve dans tous les endroits possibles en même temps, avec plus ou moins de chances d’y être observée. C’est l’appareil de détection qui le force à adopter une position, il altère donc l’objet mesuré. «Cette composante aléatoire est fondamentale. On peut préparer un système physique dans un état quantique parfaitement maîtrisé, mais malgré cela il est démontré qu’on ne peut pas prédire si un photon partira à gauche ou à droite lorsqu’on l’envoie dans un séparateur de faisceau, par exemple», précise Nicolas Brunner. Au grand dam d’Albert Einstein. Cette singularité entrait en collision avec sa vision de ce que devait être une théorie scientifique aboutie. «Il avait l’espoir de trouver une théorie sous-jacente qui élimine cet aspect, indique le chercheur, on sait aujourd’hui que c’est impossible.»