Bernard FABBRO

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Je suis physicien à l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (IRFU). Après avoir travaillé comme expérimentateur en physique nucléaire et en physique des particules, je m'intéresse actuellement à la question du lien entre le principe de Huygens-Fresnel et la mécanique quantique et à la diffraction aux grands angles.
La diffraction de l'onde associée à une particule traversant l'ouverture d'un diaphragme est calculée le plus souvent dans le cadre des théories de Fresnel-Kirchhoff (FK) et de Rayleigh-Sommerfeld (RS1 et RS2), basées sur le principe de Huygens-Fresnel. Dans ces théories, l'amplitude de l'onde diffractée est une fonction des coordonnées spatiales. Ainsi, dans le contexte de la mécanique quantique, cette amplitude est proportionnelle à la fonction d'onde de position associée à l'état quantique de la particule. En d'autres termes, dans les théories FK et RS1-2, le calcul de l'amplitude de l'onde diffractée est équivalent au calcul de la fonction d'onde d'une particule sans calcul préalable de l'état quantique de cette particule.
Ce calcul d'onde classique est notamment utilisé pour prédire l'intensité de l'onde sortante dans l'expérience des deux fentes de Young. Or, cette expérience est considérée comme un exemple idéal pour introduire les notions de dualité onde-particule et d'interférence quantique et, par conséquent, les concepts de base de la mécanique quantique dont ceux de mesure quantique et de réduction de la fonction d'onde. Il est donc étrange que ces concepts de mécanique quantique ne soient pas utilisés en pratique pour calculer la diffraction.

Je travaille actuellement au développement d'un modèle quantique de diffraction basé sur l'utilisation du postulat de la réduction de la fonction d'onde (voir : [arxiv.org] ). Le diaphragme avec son ouverture est un dispositif de mesure de la position de la particule. L'onde incidente est la fonction d'onde de position de l'état initial de la particule. Au moment de la mesure de la position, cet état initial est projeté sur un état dont la fonction d'onde de position est d'abord localisée à l'ouverture (postulat de la réduction de la fonction d'onde) et évolue ensuite vers un état dont la fonction d'onde de position correspond à l'amplitude de l'onde diffractée. Le modèle fournit l'expression de l'état quantique final associé à l'onde diffractée et prédit la diffraction de Fraunhofer sur toute la plage d'angles de diffraction (0° - 90°). Pour les grands angles de diffraction, le modèle quantique et les trois théories FK et RS1-2 sont en désaccord. Il s'avère que les divergences sont significatives au-delà de 60°. Cependant, aucune expérience ne semble avoir été réalisée jusqu'à présent pour mesurer avec précision la diffraction aux grands angles. Une telle expérience est en cours à l'IRAMIS (Institut rayonnement-matière de Saclay).