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.

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

• Il faut alors N variables pour pouvoir définir le système de manière microscopique, c'est-à-dire connaître l'état de chacun des spins ${\displaystyle (|\downarrow \rangle ,|\uparrow \rangle ,|\downarrow \rangle ,|\downarrow \rangle ,|\uparrow \rangle ,|\uparrow \rangle ,...)}$

• Le macro-état peut être défini par la connaissance du nombre de spins N, de l'énergie interne U et par le champ magnétique ${\displaystyle {\vec {B}}}$. On peut obtenir le macro-état de ce système par la combinaison des ${\displaystyle C_{N}^{n_{1}}={N \choose n_{1}}}$ configurations (où ${\displaystyle n_{1}}$ est le nombre de spins dans l'état ${\displaystyle |\uparrow \rangle }$)

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