Séance de cours

Principe d'incertitude dans différents univers

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Dans cours

PHYS-207(c): Physique générale : quantique

Le cours traite les ondes électromagnétiques (optique géométrique et optique physique) et donne une introduction à la physique quantique. ...

Description

Cette séance de cours explore le concept d'incertitude dans la position et l'élan en comparant un univers où la constante de Planck est significativement plus élevée que dans le monde réel à notre propre univers. Grâce à des calculs, l'instructeur démontre comment l'incertitude dans la position d'une balle de tennis diffère dans ces deux scénarios, soulignant les implications du principe d'incertitude. En analysant l'incertitude de l'élan et en appliquant le principe, la séance de cours révèle les défis de jouer au tennis dans un univers avec une constante de Planck modifiée. La comparaison avec notre univers met l’accent sur la minuscule incertitude de position des objets classiques, mettant en évidence l’impact de la mécanique quantique sur notre compréhension des phénomènes physiques.

Enseignant·e

Alfredo Pasquarello

Alfredo Pasquarello effectue ses études en physique à l'Ecole normale supérieure de Pise et à l'Université de Pise et obtient leurs diplômes respectifs en 1986. Il obtient le titre de Docteur ès sciences à l'EPFL en 1991 avec une thèse portant sur les transitions à plusieurs photons dans les solides. Ensuite, il effectue des recherches post-doctorales aux Laboratoires Bell (Murray Hill, New Jersey) sur les propriétés magnétiques des fullerènes de carbone. En 1993, il rejoint l'Institut romand de recherche numérique en physique des matériaux (IRRMA), où sa recherche porte sur des méthodes de simulation ab initio. En 1998, le Prix Latsis de l'EPFL lui est decerné pour son travail de recherche portant sur les matériaux à base de silice désordonnée. Bénéficiant de plusieurs subsides du Fonds National, il constitue ensuite sa propre équipe de recherche à l'IRRMA. En juillet 2003, il est nommé Professeur en Physique théorique de la matière condensée à l'EPFL. Actuellement, il dirige la Chaire de simulation à l'échelle atomique.

Source officielle

Concepts associés (23)

Principe d'incertitude

En mécanique quantique, le principe d'incertitude ou, plus correctement, principe d'indétermination, aussi connu sous le nom de principe d'incertitude de Heisenberg, désigne toute inégalité mathématique affirmant qu'il existe une limite fondamentale à la précision avec laquelle il est possible de connaître simultanément deux propriétés physiques d'une même particule ; ces deux variables dites complémentaires peuvent être sa position (x) et sa quantité de mouvement (p).

Espace des positions et espace des moments

En physique et en géométrie, espace des positions et espace des moments sont deux espaces vectoriels étroitement liés, souvent tridimensionnels, mais en général pouvant être de toute dimension finie. L'espace des positions (également espace réel ou espace des coordonnées) est l'ensemble de tous les vecteurs de position , qui ont les dimensions d'une longueur ; un vecteur de position définit un point dans l'espace (si le vecteur position d'une particule ponctuelle varie avec le temps, il tracera un chemin, la trajectoire d'une particule).

Momentum operator

In quantum mechanics, the momentum operator is the operator associated with the linear momentum. The momentum operator is, in the position representation, an example of a differential operator. For the case of one particle in one spatial dimension, the definition is: where ħ is Planck's reduced constant, i the imaginary unit, x is the spatial coordinate, and a partial derivative (denoted by ) is used instead of a total derivative (d/dx) since the wave function is also a function of time. The "hat" indicates an operator.

Uncertainty

Uncertainty refers to epistemic situations involving imperfect or unknown information. It applies to predictions of future events, to physical measurements that are already made, or to the unknown. Uncertainty arises in partially observable or stochastic environments, as well as due to ignorance, indolence, or both. It arises in any number of fields, including insurance, philosophy, physics, statistics, economics, finance, medicine, psychology, sociology, engineering, metrology, meteorology, ecology and information science.

Opérateur de position

En physique quantique, l'opérateur de position ou opérateur de localisation est l'opérateur qui formalise l'observable position de l'état quantique d'une particule. Dans une dimension, le carré du module de la fonction d'onde représente la densité de probabilité de trouver la particule à la position . La valeur moyenne ou l'espérance mathématique d'une mesure de la position de la particule est alors En conséquence, l'opérateur qui correspond à la position est , où L'accent circonflexe au-dessus du x à gauche indique un opérateur, de sorte que cette équation peut être lue comme Le résultat de l'action de l'opérateur x sur une fonction quelconque ψ(x) égale x multiplié par ψ(x).

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Séances de cours associées (64)

Principe d'incertitude de Heisenberg

Plonge dans le principe d'incertitude de Heisenberg à travers un scénario hypothétique affectant l'incertitude de position d'une balle de tennis.

Niveaux d'énergie en mécanique quantique

Explique les niveaux d'énergie en mécanique quantique, y compris les calculs avec la constante de Planck et la charge électronique.

Mécanique quantique : Commutateurs et théorème d'Ehrenfest

Couvre le formalisme de la mécanique quantique, en se concentrant sur les commutateurs, le théorème d'Ehrenfest, et leurs implications pour les mesures et les incertitudes.

La science quantique : l’électron et sa dualité onde-particule

Fournit un aperçu du rôle de l'électron dans la science quantique, en se concentrant sur sa dualité onde-particule et le cadre mathématique de la mécanique quantique.

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