Dans les films, les gens traversent les murs comme les fantômes – pensez à la vision de « Avengers » ou Harry Potter qui passe par la plate-forme 9¾. Il a l’air sans effort. Mais dans le monde réel, essayer cette astuce vous laisserait simplement un nez meurtri et beaucoup de questions.
Une question, par exemple, pourrait être de savoir pourquoi ne pouvons-nous pas parcourir les murs? Atomesqui sont les éléments constitutifs de la matière, sont principalement un espace vide. Le minuscule noyau – qui est à propos 100 000 fois plus petit que l’atome entier – se trouve au centre, tandis que les électrons en orbite éloignés. Alors pourquoi les objets solides se sentent-ils si … solides?
Il existe deux concepts de physique qui rendent impossible la marche à travers des matériaux solides: la répulsion électrostatique et le principe d’exclusion de Pauli, ont déclaré des experts à Live Science.
Classiquement, un atome a un noyau, qui est fait de protons et de neutrons, et d’électrons qui se déplacent autour de lui. La charge positive des protons et la charge négative des électrons se tirent les unes vers les autres, tenant l’atome ensemble.
Mais dans mécanique quantiquel’électron ne se déplace pas dans un cercle soigné. Au lieu de cela, il forme une sorte de nuage – une zone floue où elle pourrait être. C’est ce qu’on appelle « un nuage de probabilité », » Raheem Hashmaniun doctorant en physique à l’Université du Wisconsin-Madison, a déclaré à Live Science. Ce nuage ne bouge pas. Il se trouve juste là, montrant les endroits où l’électron est le plus susceptible d’être trouvé.
Le cloud fait la périphérie de l’atome négativement chargé. « Si j’essaie de traverser un mur, les atomes de mon corps vont voir les (ceux) dans le mur, et ils vont se repousser, » Steven Rolstonun physicien à l’Université du Maryland, a déclaré à Live Science.
C’est ce qu’on appelle la répulsion électromagnétique – comme lorsque vous essayez de pousser le Même pôles de deux aimants ensemble. En marchant à travers un mur, les électrons interagissent à travers des ondes électromagnétiques. Ces vagues font partie des forces qui empêchent les atomes de se chevaucher et pourquoi la matière solide reste et se sent solide.
Mais que se passe-t-il si les atomes étaient encore plus rapprochés?
C’est là que le principe d’exclusion de Pauli entre en jeu. Il indique que certains particulesappelé Fermions, ne peut pas partager le même état énergétique ou être au même endroit en même temps. Les électrons sont des fermions, donc dans ce cas, les termes sont interchangeables.
« Lorsque ces nuages d’électrons commencent à s’approcher les uns des autres, ils se chevauchent, ce qui signifie que deux électrons pourraient partager le même espace physique », a expliqué Hashmani. « Selon le principe d’exclusion de Pauli, cela n’est pas autorisé. »
Les deux concepts – le principe d’exclusion de Pauli et la répulsion électromagnétique – empêchent les atomes d’occuper le même espace. Sans eux, une matière solide comme nous le savons ne tiendrait pas sa forme. Dans les liquides et les gaz, les atomes ont plus de liberté pour se déplacer, mais les mêmes règles s’appliquent encore. Ils empêchent simplement les atomes de se chevaucher, pas de se déplacer.
Cependant, même s’il est presque impossible pour les objets de passer les uns aux autres, la mécanique quantique offre toujours une réponse intéressante: techniquement, il y a une petite chance pourrait arriver.
Les particules comme les électrons ne se comportent pas comme de minuscules boules solides. Au lieu de cela, ils agissent également comme des vagues, et ces vagues peuvent parfois étendre les barrières physiques.
Disons qu’une vague représentant une particule frappe un mur – une barrière, il n’a pas assez d’énergie pour traverser. Dans mécanique classiqueil rebondirait. Mais en mécanique quantique, la vague ne s’arrête pas soudainement, a déclaré Hashmani. Au lieu de cela, il commence à se décomposer de façon exponentielle lorsqu’il entre dans la barrière. Si le mur est assez mince, cette vague pourrait encore avoir une petite présence de l’autre côté. Et parce que l’onde représente la probabilité où pourrait être la particule, il y a une petite chance que la particule apparaîtra de l’autre côté. C’est ce qu’on appelle le tunneling quantique.
Pourtant, la probabilité d’une personne entière traversant un mur « serait quelque chose comme 1 sur 10 à la puissance de 10 à la puissance de 30 », a déclaré Hashmani. « Si vous mettez cela dans une calculatrice, cela vous donnera effectivement zéro. Aucune calculatrice sur la planète ne vous donnera quelque chose qui n’est pas zéro. C’est ainsi que la probabilité infiniment petite est la probabilité. »
Rolston a accepté. « C’est à peu près aussi près de zéro que possible, mais ce n’est pas zéro », a-t-il déclaré. « C’est tellement infiniment petit que je suis sûr que cela ne se produirait pas à l’ère de l’univers. »
