Quand une pièce quantique se fait passer pour un dé express
Chaque particule quantique possède un spin — une propriété magnétique intrinsèque, comme une minuscule aiguille. Dans une expérience, un faisceau de telles particules traversant un aimant se sépare en deux parties — comme une pièce qui retombe sur pile ou face. C'est exactement ce que font des particules comme l'atome d'hydrogène.
Cependant, de nouvelles recherches montrent que cette même « pièce » peut être amenée à se comporter comme un dé à plusieurs faces. Il suffit d'imposer des contraintes sévères — par exemple, enfermer la particule dans un piège exigu. Sa description mathématique change alors, et au lieu de deux options, le champ magnétique déploie un éventail de multiples traces. Dans les milieux condensés (matériaux solides), cette astuce explique des propriétés inhabituelles et suggère comment créer des substances aux caractéristiques prédéfinies. Le plus étonnant : un même électron peut prétendre posséder n'importe quel spin, effaçant les distinctions habituelles entre particules.
L'expérience originale de Stern et Gerlach en 1922 était si sensible que les scientifiques pouvaient observer la division du faisceau d'argent à l'œil nu grâce au dépôt des atomes sur le verre.