Subtil est le Seigneur, mais il n'est pas trompeur

"Raffiniert ist der Herrgott, aber boshaft ist er nicht"
Ainsi parlait ... Einstein en Mai 1921 lors de sa première visite à Princeton, à propos d'une tentative de réfutation expérimentale erronée de la relativité restreinte par Dayton Miller.
"But some research papers coud be" serait parfois tenté de commenter le périphysicien à la lecture de certaines prébublications, aujourd'hui presque toutes rédigées en anglais  ...
"A moins que je ne sois dans l'erreur" ajouterait le protophilosophe qui sait la difficulté d'échanger à travers des langues, des interprétations, des paradigmes différents.

Portrait du blogueur en méta-cognition (et  touches plus maladroitement personnelles) 
ou pérégrinations/cogitations diurnes d'un blogueur/périphysicien quantique

Internet a ceci de fascinant qu'il permet de se revivifier en plongeant dans un océan d'informations nourrissantes, de s'enchanter en trouvant de temps à autre un poisson plus coloré ou un coquillage plus beau que les autres puis de ressortir de cette mer tel un enfant rassasié pour courir sur la plage annoncer aux plus grands que lui ce qu'il croit avoir trouvé ...

Le diable est dans les détails / une part de vérité aussi peut-être

Ainsi donc ce matin alors que je lisais sur un blog bien connu que certains ne pleuraient pas un mais deux Armstrong (hélas !), me trottait dans la tête cette idée-souvenir que la physique nous a appris que l'Homme est non seulement une poussière d'étoiles mais aussi (presque) la moyenne géométrique entre l'atome et la Terre. En voulant approfondir cette merveilleuse (et trop méconnue) conséquence de la théorie quantique à l'échelle macroscopique je me mets à chantonner (sur un air connu) :

Besoin d'aucun professeur

à l'air d'Internet

Je clique sur Google

Et me voici sur la cybersphère

(Je n´ai besoin de personne
en Harley Davidson,
J´appuie sur le starter
Et voici que je quitte la terre ...)

tout en tapotant  précisément les mots clés suivants "quantum phenomena at large pdf " sur le moteur de recherche universel et omnipotent de l'ère de l'informatique ubiquitaire et de la fibre optique. Un battement de cils plus tard, bref le temps qu'il faut à l'âge de la maîtrise de l'électron par le photon pour interroger toutes les bases de données de ce monde contrebabélien, je survole déjà la liste des dix premières pages présélectionnées.  Mon œil s'arrête brusquement sur l'entête de la neuvième (porte) : From hunches to surprises – discovering macro-scale quantum phenomena in charged particle dynamics. (soit :de l'intuition à la surprise - découvrir des phénomènes quantiques à l'échelle macro dans la dynamique de particules chargées)

Un article de la revue Nature venu du futur !

Il s'agit de l'épreuve numérique "non corrigée" (uncorrected proof) d'un futur article à paraître dans la plus célèbre revue scientifique anglaise : Nature, il est donc (pré)daté du 25 septembre 2012 alors qu'on le découvre le 27 août de la même année! Son auteur répond au nom de Ram K. Varma, c'est un chercheur rattaché semble-t-il à un laboratoire indien qui passe en revue une série de travaux théoriques et expérimentaux récents portant sur la mise en évidence d'un phénomène macroscopique de cohérence quantique inédit. Pour être plus précis l'auteur identifie dans la dynamique d'un ensemble de quelques centaines de millions de particules chargées confinées dans un piège magnétique adiabatique sur une échelle de l'ordre du centimètre, des phénomènes qui ne seraient pas prédictibles par les équations de l'électrodynamique classique (force de Lorentz). Seule la prise en compte selon Varma des modulations quantiques de l'onde de de Broglie de l'ensemble des particules piégées permettrait d'expliquer cette manifestation quantique à l'échelle macroscopique. Varma semble souligner que ce genre de phénomènes s’apparenterait à l'effet Aharonov-Bohm à l'échelle macroscopique (et non mésoscopique) et à la première manifestation directe du potentiel vecteur magnétique à une telle échelle.

La physique quantique (me) fait toujours tourner la tête (vers un sixième continent à explorer?)

Que penser de tout cela? Comment le blogueur transcyberphysicien, ancien (et tout juste) diplomé de feu un prestigieux DEA (on dirait aujourd'hui Master2) de Physique Quantique a pu passé à côté d'une information pareille, le premier papier sur le sujet étant daté de 2002 ! Il fût pourtant en son temps un peu au courant de ces sujets comme thésard (deejay pour électrons) au Laboratoire (aujourd'hui) National (autrefois franco-allemand) des Champs Magnétiques Intenses à (on disait autrefois de) Grenoble (avant qu'il ne fusionne avec celui des champs pulsés de Toulouse). Bien que doctorant inconnu (avant d'être un post-doc obscur puis un enseignant heureux et un blogueur ravi) il lui arrivait de s'enorgueillir secrètement de conduire une expérience où presque tous les phénomènes quantiques macroscopiques étaient réunis à savoir :

• la superfluidité (de l'hélium liquide qui lui servait à refroidir à une très basse température de 2 Kelvin un gaz d'électron bidimensionnel (GE2D) confiné dans un puit quantique symétrique),
• la supraconductivité (de l'aimant lui fournissant un fort champ magnétique de 12 Teslas nécessaire pour faire tourner suffisamment les électrons),
• le laser (outil indispensable pour analyser par spectroscopie optique les excitations de type magnéto-plasmons du GE2D).
• l'effet Hall quantique (un phénomène propre à la dynamique du GE2D soumis à de très basses températures et à un fort champ magnétique),

Le seul phénomène, le cinquième, qu'il n'avait pas à sa disposition était un condensat de Bose-Einstein. Il faut dire que cela nécessite beaucoup de lasers et des températures énormément plus basses (son sur-moi ajouterait qu'il eut aussi fallu être bien plus brillant en DEA) pour en disposez d'un !
Alors comment se fait-il qu'il n'ait jamais entendu parlé (ou lu rapporté l'existence) de ce sixième continent, cet effet Aharonov-Bohm macroscopique ? Il se dit qu'il approfondira la question un autre jour quand il aura plus de temps devant lui, aux prochaines vacances scolaires ...

(Pré)Publication scientifique contemporaine =  bibliothèque humaniste (cabinet de curiosité) ?

Que penser donc de ce futur article et de ces travaux passés ? Certes une publication programmée dans la revue scientifique internationale qui bénéficie de la plus grande visibilité dans le monde est le rêve (un privilège rare) de tout chercheur en besoin (mal) de promotion mais le blogueur estival se tient prêt à fournir un nécessaire rafraîchissement de la mémoire avec celle de l'eau par exemple pour éviter trop d'emballement médiatique.
Un protocole parmi d'autres pour évaluer le sérieux d'une prépublication consiste à passer en revue méthodiquement les points suivants (comme sept pilliers de la sagesse):

1. le résumé (abstract)
2. les remerciements (acknowledgements)
3. les institutions de rattachement des auteurs
4. la conclusion
5. les graphiques et les schémas 
6. les équations
7. le corps du texte

en respectant scrupuleusement cet ordre dans la collecte d'informations qu'il faut ensuite croiser entre elles  méthodiquement pour y chercher les corrélations qui s'imposent (ou non) afin de tester la cohérence (incohérence) et la (non)pertinence de l'ensemble. On peut être surpris du choix du second item mais il a ses raisons. Par exemple il est fréquent que la longueur de la liste des noms de scientifiques renommé(e)s cité(e)s soit inversement proportionnelle à la qualité de l'article, les "crackpots" (carafes fêlées disent les anglo-saxons une expression comme "textes trop illuminés" serait plus mesurée) se reconnaissent souvent non seulement au caractère vague de leurs remerciements mais aussi à leur goût immodéré pour le "name dropping" (le blogueur trop enthousiaste assume pour aujourd'hui ce pécher mignon)... Dans le cas qui nous (m') intéresse on est soulagé de voir que dans l'article de Nature seuls sont cités des scientifiques indiens que je (vous?) ne connaissais(ssiez) pas encore. Quant-à la première publication des résultats faite dans Physics Letter A elle a le bon goût de ne remercier qu'un seul prix Nobel de physique et encore celui-ci est crédité d'une relecture critique du tapuscrit. Signalons quand même qu'il s'agit d'Anthony Leggett un physicien qui en "connait un rayon" en matière de phénomènes quantiques macroscopiques. 

Phénomènes quantiques macroscopiques : un premier pas concret sur un nouveau continent 
ou la dernière idée floue sur une Atlantide imaginaire?

Alors faut-il rajouter un sixième nom à la liste des phénomènes quantiques macroscopiques ? Y en a-t-il encore d'autres qui auraient échappé à cette brève revue de transcyberphysix ? Ce dernier ni chercheur chevronné ni scientifique illuminé mais modeste passeur de science aimerait pouvoir réunir dans son panthéon personnel de grandes figures françaises du domaine comme Roger Balian, Michel Devoret ou Phillipe Nozières, d'anciens professeurs à lui comme Jean Dalibard, Antoine Georges, Thierry Giamarchi,  ou Laurent Lévy afin de leur poser des questions qu'il craint naïves, peut-être irritantes mais qu'il espère quand même (im)pertinentes (comme celles, fameuses en séminaire, d'un collègue d'autrefois Marek Potemski).

Une des grandes difficultés de la physique quantique n'est pas seulement son formalisme mathématique mais aussi la subtilité de ses concepts qui oblige à revoir nos catégories mentales. Notons en passant que celles-ci se sont probablement imposées à nous via la sélection naturelle par les contraintes de notre environnement ordinaire lequel est décrit par la physique classique (pré-quantique); il n'est alors pas impossible (de rêver?) que les progrès de l'ingénierie quantique, après avoir diffusés dans notre environnement via des nanotechnologies invisibles (transistors et diodes à puits ou boites quantiques), fassent un jour émerger des artefacts visiblement quantiques car macroscopiquement cohérents de sorte  qu'une nouvelle phénoménologie quantique émerge. Imaginons pour commencer un effet Meissner dans un grand volume de matériau supraconducteur à température ambiante générant une lévitation magnétique extra-ordinaire, pourquoi pas ensuite une application technologique d'un supersolide? Existe-t-elle déjà cette phénoménologie quantique manifestement visible, hors de la science-fiction et de sa fantasmatique téléportation? Oui car parallèlement à la téléportation quantique, domaine de vulgarisation (le plus) difficile tant la notion d'intrication est délicate à saisir, les auteurs de littérature fantastique peuvent s'inspirer de fascinantes expériences qui se rapportent à la technologie des lasers à atomes pour imaginer à quoi ressemble(rait) un objet quantordinaire, spatialement délocalisé c'est à dire visible par des  franges ou taches multiples!

Image par absorption de deux Ondes de matières cohérentes 

macroscopiques (condensats de Bose-Einstein)  en train d'interférer

source : MIT groupe de Wolfgang Ketterle et David Pritchard

Lévy-Leblond comme Omnès ont beaucoup apportés en France à l'analyse du formalisme quantique, un chercheur en activité aujourd'hui comme Thierry Paul prolonge à sa manière cette démarche à travers des articles comme celui-ci. En voici un extrait :

Les rapports qu’entretiennent classique et quantique sont passionnels. La mécanique quantique ne peut pas vraiment se passer de la mécanique classique en ce sens qu’elle a besoin du modèle classique pour, pas changement brutal de paradigme (quantification), résoudre les problèmes qu’on lui a posé (stabilité de la matière par exemple). A l’inverse la mécanique classique se déduit de la mécanique quantique par “passage au bord”, mais elle ne sature pas ces bords [C'est le blogueur qui souligne].

Je pense que le travail de Ram. V. Karma et ses collaborateurs est une parfaite illustration de cette problématique. C'est un signe du désir de certains scientifiques de découvrir une nouvelle frontière quantique vierge de toute trace de physique classique, inaccessible à la science passée. Reste à savoir si les accomplissements rapportés par ses aventuriers sont scientifiquement pertinents. Je n'ai pas de réponse claire à proposer pour le moment.

Oh grand dam ! Tout le monde peut se tromper : géant des sciences comme petit poucet blogueur, la (revue) Nature cette grande dame aussi !
Pour conclure j'ai acquis le sentiment, au fur et à mesure que j'écris ce blog, qu'il est bon de s'exprimer du moment que l'on a des informations que l'on pense intéressantes à faire passer, sans avoir honte de se tromper. De même il ne faut pas craindre les commentaires ni avoir de scrupules à relever publiquement des incohérences ou corriger des erreurs, du moment que l'on évite de stigmatiser des personnes. Après tout, communiquer sur l'inconnu ou vulgariser ce qui est difficilement accessible donne forcément l'impression, à un moment ou un autre, de parler d'un pays dont on ne connaîtrait que le nom. Je reprends là le titre du beau texte de Pierre Cartier sur une figure légendaire des mathématiques modernes. C'est ainsi que la science avance depuis toujours de récoltes en semailles, la Nature avec le souffle du Temps séparant le bon grain de l'ivraie; il n'y pas de raison qu'il n'en soit pas de même pour la transmission du goût de pratiquer ou/et d'apprendre cette même science. J'espère que la lectrice ou le lecteur de ce billet ci comme de ce blog là en est aussi convaincu-e que moi.