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.

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

N spins 1/2

On considère un système composé de N spins, dont chaque spin peut prendre l'état $| \uparrow \rangle$ou 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 définit 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 n₁ est le nombre de spins dans l'état $| \uparrow \rangle$)