PariS de ScienceS 2007 - Journées Nationales de l'UdPPC

Interférences à faible flux de photons

En complément à l'intervention d'Alain Aspect, les congressistes pourront voir, lors de la journée du vendredi 26 octobre, une expérience d'interférences à faible flux de photons montée en 2005 par le Palais de la découverte. Elle illustre certains éléments de la conférence et fait partie du stand itinérant Einstein du Palais de la découverte.

Le Palais de la Découverte propose de revisiter l’expérience sur les interférences étudiée par Thomas Young en 1801 en utilisant des appareils de mesures modernes et avec un regard neuf : celui de la mécanique quantique.

L’expérience d’Young a permis de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière en montrant qu’un faisceau lumineux passant à travers deux fentes fines percées dans un écran, formait au-delà un phénomène d’interférence où alternent des zones lumineuses et des zones sombres. La naissance de la mécanique quantique survient un siècle plus tard, appliquée dans un premier temps à la lumière par Albert Einstein en 1905 qui, s’appuyant sur les travaux de Max Planck, explique l’effet photoélectrique et introduit la notion de quanta d’énergie : les photons. La quantification s’applique ensuite à la matière avec les travaux de Niels Bohr en 1913 et permet d’expliquer comment un atome absorbe ou émet un photon en changeant de niveau d’énergie.

L’expérience d’interférences à faible flux de photons utilise une matrice de photodétecteurs rapides permettant de construire l’image de la figure d’interférences. Les photodétecteurs sont basés sur le processus de photo-ionisation d’un atome : en absorbant un photon, l’atome libère un électron, celui-ci générant grâce à un système d’amplification un courant électrique suffisant pour être détecté. Le tour de force de l’expérience est de réussir à atténuer considérablement la source lumineuse pour que, lors de l’acquisition d’une image, seuls quelques photodétecteurs de la matrice reçoivent un photon : la figure d’interférences est alors construite au fur et à mesure, et l’ensemble des photons collectés permet, après une plus longue acquisition, de retrouver les franges attendues.

Présentation du stand Einstein sur le site du Palais de la découverte.