Micro-état (physique statistique)

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En physique statistique, un micro-état (appelé aussi configuration microscopique ou bien état microscopique) est la spécification détaillée d'une configuration microscopique d'un système. Le système visite ce micro-état au cours de ses fluctuations thermiques.

Par contraste, le macro-état (appelé aussi configuration macroscopique ou encore état macroscopique) d'un système fait référence à ses propriétés macroscopiques, telles que la pression et la température. En physique statistique, un macro-état est donné par une distribution de probabilité sur un ensemble donné de micro-états.

Ceci implique qu'un macro-état donné englobe un grand nombre de micro-états. La réduction d'information est importante lorsque l'on passe du niveau microscopique au niveau macroscopique[1].

Pour les grands systèmes, des fluctuations entre des micro-états très différents sont possibles, mais l'observation en devient de plus en plus improbable, lorsque le système devient plus grand. Ceci dicte la limite thermodynamique.

Exemple[modifier | modifier le code]

N spins 1/2[modifier | modifier le code]

On considère un système composé de N spins, dont chaque spin peut prendre l'état | \uparrow \rangleou bien | \downarrow \rangle.

  • Il faut alors N variables pour pouvoir définir le système de manière microscopique, c'est-à-dire connaître l'état de chacun des spins  ( | \downarrow \rangle | \uparrow \rangle , | \downarrow \rangle , | \downarrow \rangle , | \uparrow \rangle , | \uparrow \rangle  ,...)
  • Le macro-état peut être défini par la connaissance du nombre de spins N, de l'énergie interne U et par le champ magnétique \vec B. On peut obtenir le macro-état de ce système par la combinaison des  C_N^{n_1} = {N \choose n_1} configurations (où n_1 est le nombre de spins dans l'état | \uparrow \rangle)

Références[modifier | modifier le code]

  1. Physique statistique, Hélène NGÔ, Christian NGÔ, ISBN 2-225-81287-X.