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La première photographie instantanée d'électrons en mouvement au cœur d’une molécule vient d'être obtenue par des physiciens français.

L’observation des particules subatomiques (électrons, protons, photons) reste un problème pour les physiciens. En effet, à cette échelle toute tentative de mesure influe directement sur la particule de sorte qu’il est impossible de connaître simultanément sa position et sa vitesse, c’est le fameux principe d’incertitude d’Heisenberg. Du coup, les mesures que l'on effectue sur la vitesse, la position ou toute autre grandeur physique de particules subatomiques n'expriment donc pas des certitudes, mais seulement des probabilités.

Pour représenter ces probabilités les physiciens utilisent un outil mathématique appelé fonction d’onde qui reflète l’état quantique des particules. Les fonctions d’ondes permettent de calculer la probabilité de présence des particules à un instant t. Cette modélisation du comportement particulaire n’est cependant pas qu’une simple opération de pensée, des expériences indiquent effectivement que les fonctions d’ondes sont observables.

Dans la revue Nature Physics, des chercheurs français, du Cnrs et du Commissariat à l’énergie atomique, décrivent comment ils ont réussi à observer les fonctions d’ondes des électrons de la molécule de diazote (N2). La méthode repose sur une analyse tomographique du rayonnement X émis par des molécules excitées par une impulsion laser intense. En utilisant un laser attoseconde (une attoseconde équivaut à 10 -18 seconde), les chercheurs ont obtenu un "instantané" de la fonction d'onde des électrons de la molécule excitée par le laser, 1500 attosecondes après sa mise en mouvement.

Dans certaines conditions les fonctions d'ondes sont donc observables. On peut ainsi espérer réaliser des "films" expérimentaux montrant les états électroniques au niveau des électrons à diverses étapes de réactions chimiques.

http://tempsreel.nouvelobs.com/actualites/sciences/fondamental/20100226.OBS8149/electrons_en_mouvement.html