Le chaos quantique, un terme non technique, est un raccourci scientifique qui fait référence à l’utilisation de la théorie du chaos pour expliquer les systèmes quantiques. La théorie du chaos peut expliquer les irrégularités qui se produisent dans tous les systèmes dynamiques du niveau macro au niveau micro. Ces irrégularités incluent un flottement dans la révolution d’un satellite autour d’une planète ou la position imprévue d’un électron au niveau atomique. Les systèmes quantiques sont ces systèmes qui fonctionnent au niveau moléculaire. En prenant ces définitions ensemble, le chaos quantique tente de rendre compte des irrégularités dans les systèmes moléculaires.
Pendant longtemps, les scientifiques ne savaient pas si le chaos quantique existait. Les atomes avaient tendance à présenter des modèles d’énergie ondulatoires prévisibles. Les objets au niveau moléculaire ne semblaient pas exprimer une sensibilité extrême aux conditions initiales, définition traditionnelle du chaos physique. Même certains problèmes qui ont émergé pourraient être expliqués par la théorie des perturbations, qui permet des écarts mineurs dans un système qui présente un comportement largement régulier qui peut être expliqué par la physique classique.
Cependant, comme certains physiciens du 20e siècle l’ont découvert, tous les événements se produisant au niveau moléculaire ne pouvaient pas être expliqués ou prédits de manière adéquate par les modèles quantiques classiques. Selon ces modèles, des événements tels que le mouvement de particules d’un site à un autre nécessiteraient des quantités d’énergie en croissance exponentielle qu’il serait impossible de générer. Comme il a été observé que des particules se déplacent sans produire ces niveaux d’énergie, les scientifiques ont dû trouver une manière différente d’expliquer le phénomène.
L’une des explications des scientifiques était l’étude de l’atome de Rydberg. Les atomes de Rydberg sont des atomes hautement énergisés qui présentent des comportements chaotiques pouvant être expliqués par la physique classique. L’étude de ces atomes a montré que les systèmes où le chaos quantique est impliqué ont des niveaux d’énergie fortement corrélés. Les niveaux d’énergie des particules ne sont pas distribués aléatoirement comme dans les molécules classiques. Les événements d’un sous-système sont inextricablement liés aux événements d’un autre sous-système. En conséquence, un spectre d’énergie peut être utilisé pour expliquer au moins partiellement les comportements de ces particules.
Une autre méthode consistait à examiner des situations dans lesquelles la physique classique était capable d’expliquer les irrégularités dans les grands systèmes. La mécanique derrière l’oscillation de l’orbite de la lune autour de la terre en raison de l’attraction gravitationnelle du soleil a été utilisée pour créer une mesure statistique qui a aidé à expliquer et à prédire le comportement des particules de basse énergie. Bien que les modèles classiques de la physique ne puissent pas expliquer de manière adéquate les comportements de ces systèmes moléculaires chaotiques, il est intéressant de noter que le chaos quantique utilise ces modèles comme point de départ pour créer de nouveaux modèles afin de mieux comprendre ces systèmes.