Une petite influence extérieure qui modifie l'état d'équilibre d'un système.Une perturbation est une petite influence extérieure qui écarte un système de son état d'équilibre. En physique, les perturbations servent à étudier comment les systèmes réagissent aux changements, que ce soit en mécanique céleste, dans les systèmes quantiques ou en dynamique des fluides. Ce concept est fondamental car de nombreux phénomènes naturels, des orbites planétaires aux niveaux d'énergie atomique, sont compris comme des états d'équilibre modifiés par de faibles influences.
La théorie des perturbations a été développée au XVIIIe siècle par des mathématiciens et astronomes comme Euler, Lagrange et Laplace pour expliquer les écarts dans les orbites planétaires dus aux interactions gravitationnelles. Elle a ensuite été formalisée en mécanique quantique par Schrödinger et d'autres dans les années 1920.
Dans la théorie des perturbations, on part d'un système connu et résoluble, puis on ajoute un petit terme 'perturbateur'. La solution est alors exprimée sous forme de développement en série selon l'intensité de la perturbation, ce qui permet de prédire approximativement comment le système se modifie. Cette approche fonctionne lorsque la perturbation est suffisamment faible pour que les termes d'ordre supérieur deviennent négligeables, rendant ainsi les calculs possibles pour des problèmes complexes.
Les méthodes de perturbation sont utilisées pour calculer les corrections aux niveaux d'énergie atomique (par exemple, le décalage de Lamb), concevoir des accélérateurs de particules et prédire les orbites des satellites et des engins spatiaux sous l'influence gravitationnelle.
Le célèbre 'effet Mpemba quantique' – où un système quantique chaud se refroidit plus vite qu'un système froid – a récemment été démontré en appliquant des perturbations contrôlées à un système d'ions piégés.
