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Dualite onde-particule : un YouTuber la teste avec un detecteur de fumee et un capteur a 350 euros
Un vidéaste scientifique vient de reproduire des expériences de physique quantique depuis chez lui, avec un simple détecteur gamma portable et une capsule radioactive récupérée dans un vieux détecteur de fumée. Et les résultats sont plutôt convaincants.
De la physique quantique dans un garage
Huygens Optics, une chaîne YouTube spécialisée dans l'optique et la physique, s'est attaqué à une question qui occupe les physiciens depuis plus d'un siècle : la lumière est-elle une onde ou une particule ? Pour tenter d'y répondre, pas besoin d'un accélérateur de particules ou d'un labo à plusieurs millions d'euros.
Le vidéaste a utilisé un Radiacode 110, un petit détecteur de rayons gamma qui tient dans la main (67 grammes, connecté en Bluetooth à un smartphone), une capsule d'américium-241 extraite d'un détecteur de fumée hors service, un boîtier en plomb coulé maison et un Arduino pour mesurer les impulsions. Le tout pour quelques centaines d'euros.
Trois experiences, zero accelerateur
Première expérience : vérifier que les rayons gamma obéissent bien à la loi de l'inverse du carré. En mesurant le rayonnement à différentes distances de la source, c'est confirmé. Rien de surprenant, mais ça valide le protocole.
Deuxième test, plus costaud : analyser la corrélation temporelle entre deux détecteurs Radiacode placés côté à côté. Résultat, aucune corrélation dans les émissions de l'américium. Par contre, surprise, les deux capteurs ont détecté des corrélations dans le rayonnement cosmique de fond, ces gerbes de particules venues de l'espace qui traversent l'atmosphère en permanence. Un bonus inattendu.
La troisième expérience est la plus parlante. En envoyant des rayons gamma sur un bloc de graphite et en mesurant l'énergie du rayonnement diffusé à différents angles, Huygens Optics a reproduit l'effet Compton. Plus l'angle augmente, plus l'énergie du rayon diminue, exactement comme la théorie le prédit quand un photon percute un électron et lui cède une partie de son énergie.
Ce décalage en énergie est une preuve forte que la quantification n'est pas juste un artefact de la mesure : elle est bien intrinsèque au champ électromagnétique. La lumière se comporte comme des particules, même quand on la teste avec du matériel de bureau.
La science portable
Le Radiacode 110 n'est pas un jouet. Avec son cristal à scintillation de 14 mm de côté, il mesure l'énergie de chaque rayon gamma qui le traverse et peut construire un spectre énergétique en temps réel, le tout affiché sur une application smartphone via Bluetooth. Il coûte autour de 350 euros. C'est le genre d'outil qui, il y a vingt ans, aurait occupé une armoire entière dans un labo universitaire.
On est quand même face à un truc assez dingue : un type, chez lui, avec du matériel grand public, arrive à mettre en évidence un phénomène qui a valu un prix Nobel à Arthur Compton en 1927.
Bon, on ne va pas comparer ça à une publication dans Nature, les conditions restent artisanales et les marges d'erreur ne sont pas discutées en détail. Mais le fait qu'un détecteur portable à 350 euros permette de toucher du doigt la physique fondamentale, ça dit quelque chose sur la démocratisation des instruments scientifiques.
Source : Hackaday
