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Monday, 29 July 2024

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Les physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont réussi à créer une variante de la célèbre expérience de Young avec des photons. Ils ont pour cela employé des atomes froids de rubidium piégés dans un réseau optique modulable. Bien que des figures d'interférences avec des atomes, et même des molécules de fullerènes comportant des dizaines d'atomes, aient déjà été observées, l'expérience comporte quelques variantes originales. Diffraction et interférences avec des neutrons froidsfroids. Les chercheurs pensent pouvoir effectuer des calculs quantiques avec les atomes neutres manipulés dans le réseau optique et ainsi explorer des voies menant vers des ordinateurs quantiques. Cela vous intéressera aussi Dans la forme exacte de la mécanique ondulatoire de De Broglie, celle de Schrödinger, il n'y a pas à proprement parler d'ondes de matière dans l' espace-temps mais plutôt dans l'espace de phase d'un système mécanique. Rappelons que l'espace de phase d'un système de N particules est un espace à 6N dimensions, 3N pour les positions et 3N pour les quantités de mouvement.

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C'est dans cet espace qu'existe une onde se propageant et dont l'amplitude élevée au carré donne la probabilité d'observer des particules avec une position donnée. Cette considération est déjà suffisante pour se rendre compte à quel point la description des mouvements des particules dans l'espace et le temps en mécanique quantique est beaucoup plus subtil et indirecte qu'en mécanique classique. On peut effectuer des changements de coordonnées dans cet espace et faire apparaître celles du centre de masse d'un essaim de particules, par exemple celui des nucléons et électrons d'un atome. Il y aura donc une fonction d'onde associée au mouvement du centre de masse d'un atome ou d'une molécule, donc d'un point abstrait, et l'on pourra faire des expériences de diffractions et d' interférences avec eux. Interfrence avec des atomes froids. bac S Liban 2017.. C'est bien ce qui se passe, comme l'ont montré dès 1932 Stern et ses collaborateurs en produisant des interférences avec des faisceaux de molécules d' hydrogène et des atomes d' hélium. Dans l'expérience réalisée par les chercheurs du NIST, on commence par réaliser un réseau optique à partir de plusieurs faisceaux laser dans le domaine infra-rouge.

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9 µ m 90 nm 9 nm 0, 9 µ m La valeur obtenue est-elle cohérente avec celle donnée en début d'exercice? Elle est cohérente; on trouve une longueur d'onde de l'onde de matière cent fois plus grande que celle proposée dans l'énoncé. Elle est cohérente; on trouve une longueur d'onde de l'onde de matière dix fois plus grande que celle proposée dans l'énoncé. Interference avec des atomes froids d. Elle est incohérente; on trouve une longueur d'onde de l'onde de matière très différente de celle proposée dans l'énoncé. Elle est cohérente; on trouve une longueur d'onde de l'onde de matière du même ordre de grandeur que celle proposée dans l'énoncé. Quelle est la vitesse des atomes de néon? Données: m_{atomede néon} = 3{, }3\times10^{-26} kg h = 6{, }63\times10^{-34} J·s -1 1{, }3 m·s −1 13 m·s −1 1{, }3\times10^5 m·s −1 1{, }3\times10^2 m·s −1 Exercice précédent

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Une interaction appropriée avec un photon peut par exemple faire passer un atome de son état quantique initial à une superposition de deux états quantiques différents, ce qui signifie que l'onde atomique initiale se voit dédoublée en deux ondes de caractéristiques différentes. Une interaction ultérieure avec la lumière peut faire l'inverse, c'est-à-dire recombiner les deux ondes; on obtient alors des interférences. Etudier une interférence d'atomes - TS - Problème Physique-Chimie - Kartable - Page 2. Comme on l'a vu, les techniques laser permettent aussi de ralentir et refroidir des atomes. Or quand la vitesse d'un atome diminue, sa longueur d'onde augmente. Et plus celle-ci est grande, plus les effets ondulatoires sont faciles à mettre en évidence. Par exemple, une expérience d'interférences atomiques réalisée par une équipe japonaise en 1992 a consisté à immobiliser et refroidir avec une mélasse optique une assemblée d'atomes de néon, puis à laisser tomber en chute libre ce nuage d'atomes au-dessus d'une plaque percée de deux fentes microscopiques.

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Selon le modèle des gaz parfaits, une description de la répartition des vitesses des atomes par la statistique de Maxwell-Boltzmann permet d'obtenir le résultat suivant: où est la vitesse quadratique des atomes de l'assemblée et la constante de Boltzmann. Atteindre des températures proches du zéro absolu (0 K) consiste donc à faire tendre vers zéro les vitesses des atomes. Il suffit en conséquence d'exercer sur chaque atome de l'assemblée une force proportionnelle à sa vitesse, opposée à elle, de la forme: En effet, en négligeant l'action de la pesanteur, il s'ensuit d'après l'équation de la dynamique: soit: Remarque: a priori, selon la relation dynamique ci-dessus, il n'y a pas de limite à la diminution de la vitesse des atomes, donc de la température. Interference avec des atomes froids pdf. Nous verrons qu'il existe en réalité un autre terme constant dans la relation régissant l'évolution de la vitesse quadratique et donc de la température, qui entraîne l'existence d'un seuil des températures accessibles. Interaction d'un atome avec un rayonnement incident résonnant [ modifier | modifier le code] On considère un atome dans un faisceau laser incident résonnant: sa fréquence peut permettre une transition atomique entre deux niveaux d'énergie et, soit Les phénomènes d'absorption et d'émission spontanée peuvent donner naissance à une force qui pousse l'atome dans le sens de propagation de l'onde, et permet donc de le manipuler.

10. LES INTERFÉRENCES ATOMIQUES Les phénomènes d'interférence sont l'une des principales manifestations des propriétés ondulatoires. Il en est de même des phénomènes de diffraction, qui peuvent d'ailleurs être considérés comme le résultat d'un grand nombre d'interférences. Interference avec des atomes froids un. C'est la diffraction des électrons par un cristal qui a permis, en 1927, de confirmer l'hypothèse de De Broglie pour ce qui concerne les électrons (expérience de Davisson-Germer). Depuis, les interférences d'ondes de matière ont été observées pour d'autres types de particules (neutrons lents en particulier). Mais pour les atomes à température ambiante, c'est plus difficile. Les longueurs d'onde correspondantes sont très faibles: par exemple, la longueur d'onde d'un atome d'hélium se déplaçant à une vitesse de l'ordre de 1 000 m/s (typique pour un gaz à température ambiante) vaut environ 0, 1 nanomètre (10 –10 m).

2. Quelle relation mathématique lie les grandeurs physiques p, m et v F au niveau de la fente? Préciser l'unité de chaque grandeur. 2. 3. Montrer que, dans le modèle de de Broglie, la longueur d'onde λ th associée à un atome de Néon, au niveau de la double fente, est égale à, 6 -. 2. 4. À partir du document fourni en annexe à rendre avec la copie, déterminer, avec le plus de précision possible, la valeur de l'interfrange. 2. 5. Déterminer, parmi les propositions suivantes, la formule qui permet de calculer l'interfrange à partir des caractéristiques de l'expérience. Préciser la méthode utilisée. \(\displaystyle\mathrm{ i = \frac{λ \ D}{d}} \) \(\displaystyle\mathrm{ i = \frac{λ^2 \ d}{D}} \) \(\displaystyle\mathrm{ i = \frac{D \ d}{λ^2}} \) 2. 6. En déduire la valeur expérimentale de la longueur d'onde de de Broglie, λ exp, associée aux atomes de Néon. 2. 7. Comparer les longueurs d'onde λ exp et λ th. 2. 8. Analyse des résultats 2. Après les deux fentes, la mécanique classique ne peut plus être utilisée.