Une équipe de chercheurs du MIT a réalisé une expérience quantique révolutionnaire qui met un point final à un débat scientifique vieux de près d’un siècle. En créant une version atomique et idéale de l’expérience de la double fente, les scientifiques ont démontré, dans des conditions expérimentales inédites, que la vision d’Albert Einstein sur la lumière était erronée. Ce résultat confirme la justesse de l’interprétation de Niels Bohr sur la nature probabiliste du monde quantique.
Une controverse née en 1927 enfin tranchée
L’expérience de la double fente, imaginée pour la première fois par Thomas Young en 1801, a constitué l’une des premières preuves de la dualité onde-particule. Mais ce célèbre dispositif a aussi été au cœur d’un désaccord historique entre deux géants de la physique : Albert Einstein et Niels Bohr.
Lors du cinquième congrès Solvay en 1927, Einstein a proposé une expérience de pensée ambitieuse. Il suggérait pouvoir détecter le passage d’un photon à travers l’une des deux fentes sans perturber le motif d’interférence. Une telle victoire aurait permis de remettre en cause l’indéterminisme quantique et de restaurer une vision plus déterministe de la nature.
Cependant, Bohr, soutenu entre autres par Werner Heisenberg, affirma que l’observation de la trajectoire d’une particule détruisait nécessairement la figure d’interférence, révélant l’existence d’un principe fondamental : la complémentarité. Jusqu’à aujourd’hui, aucun test expérimental n’avait tranché définitivement ce désaccord.
Des fentes atomiques pour une expérience idéale
En juillet 2025, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à concrétiser l’expérience imaginée par Einstein avec une précision atomique. Ils ont remplacé les fentes classiques par deux atomes uniques, soigneusement piégés et contrôlés. Ces atomes servaient de « fentes quantiques », dans une approche où chaque photon interagissait de façon individuelle avec l’un ou l’autre atome.
Cette configuration permettait pour la première fois d’estimer avec exactitude le transfert de quantité de mouvement, soit le “recul” des fentes envisagé par Einstein, tout en mesurant le motif d’interférence.
Résultats décisifs : Bohr avait raison
Les résultats obtenus au MIT sont sans appel. Lorsque les chercheurs ne tentaient pas de déterminer la trajectoire du photon, les interférences apparaissaient clairement, confirmant le comportement ondulatoire. Toutefois, dès qu’une mesure indirecte de ce “chemin” était introduite — par l’interaction avec les atomes — la figure d’interférence disparaissait progressivement.
Cette observation montre que toute tentative d’observation du trajet effondre le caractère ondulatoire. En d’autres termes, il est impossible de connaître le chemin tout en observant les interférences, comme le déclarait Bohr. L’hypothèse d’Einstein, bien que plausible sur le papier, échoue une fois confrontée à l’expérimentation la plus rigoureuse jamais conduite sur le sujet.
Une percée technologique et conceptuelle
Pour parvenir à ce résultat, l’équipe du MIT a exploité les possibilités les plus récentes de la technologie quantique. Cela inclut le contrôle de photons uniques et la manipulation ultraprécise d’atomes froids. Selon le prix Nobel Wolfgang Ketterle, responsable du projet, cette approche a permis de reproduire dans le monde réel une expérience jusque-là purement théorique.
« Nos conditions expérimentales, en isolant atomes et photons, nous ont permis de tester avec précision un des débats fondateurs de la physique quantique », a-t-il déclaré. Ces travaux ont été publiés sur la plateforme arXiv le 25 juillet 2025, avant une annonce officielle trois jours plus tard.
Une nouvelle validation de la mécanique quantique
Cette avancée renforce la cohérence de la mécanique quantique dans des conditions idéales, longtemps considérées comme inaccessibles. Elle illustre que la réalité quantique dépend irrévocablement de l’acte de mesure. En refusant cette influence, Einstein s’était opposé à une grande partie de la communauté scientifique. Son erreur, aujourd’hui confirmée, n’enlève rien à son immense contribution à la physique moderne.
De manière générale, cette expérience ne remet pas en cause la mécanique quantique, mais elle élimine une hypothèse importante proposée pour la corriger. Elle confirme aussi les fondements sur lesquels repose la conception moderne de la réalité quantique, notamment dans des domaines émergents comme l’informatique quantique ou la cryptographie quantique.
Une leçon scientifique et historique
Ce travail du MIT est l’aboutissement d’un parcours de plus de deux siècles, des premières ondes lumineuses de Young à la mécanique quantique de Bohr, Heisenberg et Einstein. Il clôt un chapitre fondateur de la physique et ouvre la voie à des explorations encore plus fines de l’intrication, de la décohérence ou des limites de l’observation quantique.
En définitive, comme le résume ironiquement le communiqué du MIT : « Comme Superman, la lumière a deux identités impossibles à voir au même moment. » Grâce aux atomes piégés et aux photons uniques, nous savons désormais avec certitude pourquoi ces deux identités ne peuvent coexister sous le regard de l’observateur.