Comment un seul électron peut-il passer par deux fentes à la fois ?

Un seul électron semble passer par les deux fentes parce qu'en physique quantique, il voyage comme une onde jusqu'à ce qu'on le détecte. Envoie des électrons un par un vers un mur percé de deux fentes étroites. Chacun arrive en un seul point. Mais avec le temps, les points forment le même motif rayé que deux vagues qui se chevauchent. Chaque électron se comporte comme s'il avait exploré les deux chemins.

Thomas Young a mené ce genre d'expérience avec la lumière dès 1801, pour défendre l'idée que la lumière est une onde. La lumière qui passe par deux fentes produit des bandes claires et sombres. Elles n'ont de sens que si les ondes venues de chaque fente s'additionnent à certains endroits et s'annulent à d'autres. Pourtant, la lumière arrive aussi sur l'écran en points séparés, comme des particules. Les rayures n'apparaissent qu'une fois assez de points accumulés.

En 1924, Louis de Broglie propose que la matière soit elle aussi une onde. Clinton Davisson et Lester Germer le confirment, aidés par un accident. Ils étudient un morceau de nickel quand de l'air s'infiltre et l'abîme. En le chauffant pour le nettoyer, ils le transforment en quelques gros cristaux. Les électrons envoyés dessus produisent alors une figure de diffraction, exactement ce que ferait une onde.

La vraie surprise vient quand on peut envoyer les électrons un par un. Merli, Missiroli et Pozzi le font les premiers en 1974, et l'équipe d'Akira Tonomura publie une version célèbre en 1989. Électron après électron, les rayures apparaissent quand même. Mais place un détecteur aux fentes pour savoir laquelle chaque électron a prise, et les rayures disparaissent. Richard Feynman y voyait le seul vrai mystère de la mécanique quantique.