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Les arcs-en-ciel électroniques, comme les arcs-en-ciel optiques, contiennent une signature quantitative de leur caractère ondulatoire, même quand ça ne se voit pas
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Comme les rayons lumineux ayant traversé une goutte d’eau, des trajectoires électroniques peuvent se trouver confinées dans un domaine limité de l’espace. Leur accumulation au voisinage de l’enveloppe de ce domaine accessible et le surplus d’intensité correspondant constituent l’explication classique de l’arc-en-ciel. Plusieurs autres équipes dans le monde utilisent couramment, depuis les années 1990, le rayon d’arcs-en-ciel électroniques obtenus en présence de champ électrique pour mesurer l’énergie d’électrons arrachés à des atomes ou à des molécules. Ces mesures ont cependant toujours négligé le fait que, pas plus pour les électrons que pour la lumière, l’arc brillant n’est exactement là où s’accumulent les trajectoires classiques. Le décalage correspondant pour la lumière avait pourtant été remarqué dès 1838 par le physicien anglais Airy : à cause du caractère ondulatoire de la lumière, le maximum de luminosité de l’arc-en-ciel est décalé vers l’intérieur de l’enveloppe. La mesure de l’affinité électronique de l’arsenic, récemment effectuée au LPP par différentes méthodes, a directement fait apparaître l’erreur systématique commise sur les mesures d’énergie lorsqu’on néglige ce décalage. Les images électroniques, lorsqu’elles incluent un arc-en-ciel, restent irrémédiablement marquées par le caractère quantique du mouvement électronique. Il n’y a rien de surprenant à ce que des électrons libres, c’est-à-dire des électrons non piégés dans des atomes, des molécules ou des solides, exhibent ce caractère quantique, au même titre que des électrons confinés dans des systèmes microscopiques. Ce furent d’ailleurs des électrons libres qui permirent à Davisson et Germer de démontrer expérimentalement pour la première fois, en 1927, le caractère ondulatoire de la matière. Ce caractère, cependant, sautait alors aux yeux, sous forme de figures de diffraction, que ne peuvent produire que des ondes. La mesure de l’affinité électronique de l’arsenic est venue rappeler que même en l’absence d’une telle signature directe - même en l’absence, à côté de l’arc-en-ciel principal, d’« arcs surnuméraires » - l’image produite par l’arc-en-ciel électronique reste marquée quantitativement par ce caractère quantique. Ceci pourrait conduire à réviser un bon tiers des valeurs d’affinités électroniques données comme valeurs de référence depuis une dizaine d’années.
Arc-en-ciel électronique obtenu expérimentalement par projection, par un champ électrique de 423 V/m, d’électrons de 174 μeV (la densité de courant la plus grande correspond à la teinte la plus sombre). L’arc brillant (ici le cercle sombre extérieur complet) est la seule structure visible qui subsisterait si on augmentait encore l’énergie, à cause de la diminution du contraste des « arcs surnuméraires » intérieurs. Même si l’anneau intense extérieur, ici de diamètre 1,7 mm, se met alors à ressembler, lorsqu’il reste le seul visible, à une zone d’accumulation de trajectoires classiques, son rayon reste néanmoins toujours strictement plus petit que celui de l’enveloppe imposée au mouvement par la mécanique classique. Un effet quantique systématique peut ainsi subsister dans des images apparemment classiques.
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