dualité onde-particule

dualité onde-particule, théorie introduite en mécanique quantique par Louis de Broglie, en 1923, qui associe une onde à toute particule. En 1926, Erwin Schrödinger formula l'équation que doit vérifier l'onde associée à une particule.

Ainsi, par exemple, le photon est associé à une onde électromagnétique, la lumière. En 1927, Davisson et Germer observèrent la diffraction des électrons, première manifestation directe du caractère ondulatoire d'une particule autre que le photon.

Ce principe fondamental de la théorie quantique signifie que toute particule se comporte comme une onde et réciproquement. L'interprétation de l'effet photoélectrique des phénomènes de diffraction et d'interférences a conduit à cette dualité. Dans les expériences d'interférences, on envoie, d'une même source, des électrons ou des photons un par un sur une barrière infranchissable percée de deux fentes étroites et parallèles. De l'autre côté de la barrière, un écran permet de visualiser le comportement des particules qui sont passées à travers les fentes. On observe alors des franges d'interférence. Ces franges ne s'expliquent que par la présence d'ondes interférant entre elles. L'aspect ondulatoire de la matière, autrement dit la dualité onde-particule, a des conséquences qui sont formulées dans les relations de Heisenberg, appelées aussi principe d'incertitude ou encore relations d'indétermination. Ces relations, qui font intervenir l'énergie d'une particule, sa quantité de mouvement, sa localisation spatiale et temporelle, exprime que, en mécanique quantique, contrairement à ce qui est admis en mécanique classique, ces quatre grandeurs physiques ne peuvent être déterminées simultanément : il existe une incertitude sur ces grandeurs. Mathématiquement, cela se traduit par le fait que le produit de deux grandeurs conjuguées (quantité de mouvement et position spatiale, énergie et temps) est de l'ordre de la constante de Planck.