QUANTIQUE PHYSIQUE

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Autres références

« QUANTIQUE PHYSIQUE » est également traité dans :

ANTIMATIÈRE

Écrit par :  Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD

Dans le chapitre "Théorie des antiparticules"  : …  de grandes vitesses sont en jeu. L'autre grand progrès résulte de l'apparition de la mécanique *quantique, qui traite des processus microscopiques. Cependant, la mécanique quantique, telle qu'elle fut formulée par Bohr, de Broglie, Heisenberg, Schrödinger..., est malheureusement non relativiste, c'est-à-dire n'est valable que si la vitesse des… Lire la suite

ATOME

Écrit par :  José LEITE LOPES

Dans le chapitre "Influence de la théorie de la relativité et de la théorie des quanta sur la théorie atomique"  : …  exigerait un changement encore plus radical des idées issues de la physique classique a été* la découverte par Planck, en 1901, d'une nouvelle constante universelle, le quantum d'action h, et des quanta d'énergie. Formulée pour résoudre le problème de la distribution de l'énergie parmi les composantes du rayonnement… Lire la suite

ATOME HABILLÉ

Écrit par :  Bernard CAGNAC

… *La théorie de l'« atome habillé » est une méthode de mécanique quantique permettant de calculer de manière simple et facile à interpréter les phénomènes qui se produisent lorsqu'un atome interagit avec un champ électromagnétique très intense résonnant ou voisin d'une résonance (la résonance est le cas où l'énergie d'un photon hν est égale… Lire la suite

ATOMIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Philippe BOUYER, Georges LÉVI

Dans le chapitre "La quantification de l'énergie"  : …  *La théorie quantique trouve son origine dans le besoin d'expliquer certaines expériences réalisées à la fin du xix^e et au début du xx^e siècle. La première d'entre elles concerne l'étude du rayonnement du corps noir : tout corps, porté à n'importe quelle température, rayonne de l'énergie électromagnétique,… Lire la suite

BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

Écrit par :  Daniel CALÉCKI

…  des bandes interdites décroissent. Nous n'avons considéré jusqu'ici que des notions d'énergie ; *il reste à préciser les états quantiques qui correspondent à ces niveaux d'énergie. Pour cela, il convient de résoudre l'équation de Schrödinger décrivant un électron se déplaçant dans un potentiel dont la forme détaillée est a priori très complexe.… Lire la suite

BELL JOHN STEWART (1928-1990)

Écrit par :  Maurice JACOB

… il mit au point en 1964. Elles ont une portée philosophique aussi bien qu'une grande importance en *physique quantique. Ces inégalités permettent de tester expérimentalement si l'incertitude associée aux prédictions probabilistes de la mécanique quantique (concernant certains phénomènes particuliers) correspond à un manque d'information (mettant en… Lire la suite

BETHE HANS (1906-2005)

Écrit par :  Bernard PIRE

… désert du Nouveau-Mexique. Il reprend ses recherches théoriques à Cornell dès la fin de la guerre ; *en 1947, son étude du calcul quantique des niveaux d'énergie atomiques contribue de façon essentielle à l'élaboration de l'électrodynamique quantique, dont l'expression sera achevée peu après par Richard Feynman, Julian Schwinger et Schin'ichiro… Lire la suite

BIG BANG

Écrit par :  Marc LACHIÈZE-REY

Dans le chapitre "La cosmologie relativiste"  : …  en 1922) : elles serviront de cadre à toute la cosmologie du xx^e siècle. Les* années 1930 voient la mise en place de la seconde révolution scientifique qui, avec celle de la relativité, a secoué le xx^e siècle, celle de la physique quantique. Lemaître est le premier à comprendre que les conditions… Lire la suite

BOHR NIELS (1885-1962)

Écrit par :  Léon ROSENFELD

Dans le chapitre "De l'électromagnétisme classique à la théorie atomique"  : …  par Planck en 1900. Dans la théorie de Bohr, le rôle du quantum d'action, exprimé par les *postulats quantiques, était d'assurer la stabilité des édifices atomiques et de régler le mécanisme de leur interaction avec le rayonnement électromagnétique. À partir de 1916, Bohr fut attaché à l'université de Copenhague, dès 1920, comme… Lire la suite

BORN MAX (1882-1970)

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

…  plus particulièrement en mécanique quantique (fondements) et en physique de la matière condensée. *En mécanique quantique, on lui doit principalement la représentation des grandeurs physiques par des matrices, l'interprétation statistique de la fonction d'onde de Schrödinger ; l'« approximation de Born » (1926), en théorie des collisions, valable… Lire la suite

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

Écrit par :  Elisabeth GIACOBINO

Dans le chapitre "Le principe de la condensation de Bose-Einstein"  : …  *La condensation de Bose-Einstein est un phénomène purement quantique ; elle plonge ses racines dans un monde qui n'a rien d'intuitif. La plupart des effets quantiques se manifestent soit dans le domaine microscopique, soit à basse température. Cette condensation ne déroge pas à la règle puisqu'elle apparaît lorsqu'on se rapproche du zéro absolu (— … Lire la suite

BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

Écrit par :  Marie-Antoinette TONNELAT

Dans le chapitre "Vérifications et interprétations"  : …  régulière, solution de l'équation de Schrödinger (telle est l'opinion de Louis de Broglie) ; *– soit enfin que le caractère de l'onde demeure purement statistique, susceptible de décrire des probabilités de localisation et d'état de mouvement dans l'espace-temps (tels sont les développements soutenus par Born, Heisenberg, Bohr et par la très… Lire la suite

CASIMIR EFFET

Écrit par :  Bernard PIRE

… *L'effet Casimir est l'une des plus remarquables prédictions de la théorie quantique, puisqu'il touche à la nature même de l'état fondamental de l'électrodynamique, ce qu'il est convenu d'appeler le « vide quantique ». Contrairement au vide classique, proche du néant, l'état de plus basse énergie d'une théorie quantique est peuplé d'états virtuels… Lire la suite

CHAMPS THÉORIE DES

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre " Théorie quantique des champs : l'électrodynamique quantique"  : …  ont amené les physiciens du début du xx^e siècle à considérer que le *champ électromagnétique devait être quantifié, les interactions résultant de l'émission et de l'absorption de grains électromagnétiques, appelés photons, ces quanta ayant toutes les caractéristiques attachées jusque-là aux corpuscules. De… Lire la suite

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

  *Construite sur le modèle de l'électrodynamique, la théorie de la chromodynamique quantique explique l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Fondée sur un principe abstrait de symétrie, dite de jauge, elle repose sur l'existence d'une charge dite de « couleur » portée par les quarks… Lire la suite

COMPLEXITÉ, mathématique

Écrit par :  Jean-Paul DELAHAYE

Dans le chapitre "La complexité algorithmique"  : …  une révolution dont tout laisse prévoir qu'elle occupera une place considérable dans l'avenir : *l'introduction de la mécanique quantique en informatique. L'idée est de considérer sérieusement que la meilleure théorie de notre monde physique est la mécanique quantique et non pas la mécanique classique. Sur cette nouvelle base, on s'intéresse… Lire la suite

COMPTON EFFET

Écrit par :  Michel BAUBILLIER, Bernard PIRE

Dans le chapitre "Un succès de l'électrodynamique quantique"  : …  La description théorique de l'effet Compton est fournie actuellement par la *mécanique quantique relativiste appelée également théorie des champs. L'interaction entre le photon et l'électron étant purement électromagnétique, ce problème fut rapidement résolu et la solution est fréquemment citée pour illustrer le succès de cette nouvelle mécanique.… Lire la suite

CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

Dans le chapitre "La théorie quantique"  : …  *En fait, si la physique microscopique ne peut éliminer la dichotomie du continu et du discontinu, la théorie quantique, née avec le xx^e siècle, qui la régit, va mettre en œuvre cette dualité de façon originale. Considérons ses objets types, les quantons. Ils relèvent du discontinu, en ceci qu'ils peuvent se compter, au moyen des… Lire la suite

CORNELL ERIC A. (1961- )

Écrit par :  Bernard PIRE

… de Carl Wieman à l'université du Colorado à Boulder, où il est nommé professeur deux ans plus tard. *Il se consacre alors à la recherche du condensat de Bose-Einstein, état prédit en 1924 par Satyendranath Bose et Albert Einstein, dans lequel les atomes sont sujets d'un étrange comportement collectif qui ne se décrit simplement qu'en termes de… Lire la suite

DÉCOUVERTE DE L'ANTIMATIÈRE

Écrit par :  Bernard PIRE

  *Le théoricien britannique Paul Dirac (1902-1984) prédit, en 1931, que, par nécessité de cohérence mathématique, une théorie quantique et relativiste doit associer à toute particule, comme l'électron, un alter ego de charge opposée. Le 2 août 1932, Carl David Anderson photographie, grâce à une grande chambre à brouillard,… Lire la suite

DÉGÉNÉRESCENCE, physique

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

… *Terme utilisé dans différents domaines de la physique. Un niveau énergétique est dit dégénéré lorsque plusieurs états d'un même système (atome, électron,etc.) possèdent une même énergie tout en différant les uns des autres par d'autres caractères. La dégénérescence est un concept classique utilisé en théorie des petites oscillations d'un… Lire la suite

DIRAC PAUL (1902-1984)

Écrit par :  Richard J. EDEN, Eduardo de RAFAEL

…  illustres personnalités scientifiques de notre époque. Sa formulation des lois fondamentales de *la mécanique quantique et sa découverte de l'équation relativiste de l'électron le placent au même rang que Newton et Einstein dans l'histoire des sciences et des idées nouvelles.  Paul Adrien Maurice Dirac est né à Bristol en 1902. Après avoir… Lire la suite

JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFET

Écrit par :  Bernard PIRE

… L'*effet Josephson prédit en 1962 par le théoricien britannique Brian Josephson est un ingrédient essentiel de la technologie électronique : il quantifie le passage d'un électron à travers une couche mince isolante séparant deux supraconducteurs. Une version magnétique de ce phénomène a été démontrée théoriquement en 2006 par les physiciens Hans… Lire la suite

ÉNERGIE - La notion

Écrit par :  Julien BOK

Dans le chapitre "Mécanique quantique"  : …  *La mécanique classique s'est révélée incapable d'interpréter certains phénomènes physiques découverts au début du xx^e siècle et les physiciens ont dû développer une nouvelle théorie : la mécanique quantique. L'idée du quantum d'énergie a été introduite par Planck en 1901 pour expliquer le rayonnement du corps noir. L'… Lire la suite

ÉPISTÉMOLOGIE

Écrit par :  Gilles Gaston GRANGER

Dans le chapitre "Sciences formelles, sciences empiriques"  : …  s'appliquerait sans doute aux discussions et aux spéculations audacieuses qu'a déclenchées la* physique des quanta. Un formalisme résolument abstrait produit ici un modèle des phénomènes non plus directement dans un cadre d'espace et de temps, mais dans un « espace de fonctions ». Les grandeurs qui décrivent dans la physique antérieure les… Lire la suite

EXCITON

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

… *Quasi-particule utilisée en physique quantique pour décrire la propagation de l'énergie dans un diélectrique ou dans un semiconducteur par le mécanisme du transfert graduel (d'une molécule à la suivante). L'énergie transférée est une énergie d'excitation (« transfert d'excitation ») et les molécules restent en place, par opposition au transfert… Lire la suite

FERMI ENRICO (1901-1954)

Écrit par :  P. M. HEIMANN, Eduardo de RAFAEL

Dans le chapitre "Découverte de la théorie statistique quantique"  : …  être distinguées les unes des autres dut être abandonnée quand furent introduites les lois de la *mécanique quantique pour laquelle les molécules sont indiscernables. Mais, alors que dans la théorie statistique de Bose-Einstein aucune restriction n'est faite quant au nombre de particules qui peuvent se trouver dans un état quantique donné, Fermi… Lire la suite

FEYNMAN RICHARD PHILLIPS (1918-1988)

Écrit par :  Alain LAVERNE

Dans le chapitre "De Far Rockaway à Princeton"  : …  Sa thèse de doctorat, soutenue en mai 1942, est consacrée au principe de moindre action en *mécanique quantique pour des systèmes non relativistes. Dans celle-ci, Feynman montre que les amplitudes de transition calculées au moyen d'intégrales de chemins permettent une formulation plus efficace que la notion de fonction d'ondes lorsqu'on a… Lire la suite

FORMULATION DE L'ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

  *La procédure de « renormalisation » proposée indépendamment en 1948 par le Japonais Shinichiro Tomonaga et les Américains Richard Feynman et Julian Schwinger résout de façon extrêmement ingénieuse une difficulté majeure de la théorie quantique de l'électromagnétisme et lui donne le statut de théorie mathématiquement… Lire la suite

FRANCK JAMES (1882-1964)

Écrit par :  Bernard PIRE

… *Né le 26 août 1882 à Hambourg (Allemagne), James Franck étudia à Heidelberg puis à Berlin, où il soutint sa thèse de doctorat en 1906 ; après une courte période passée à Francfort, il fit ses recherches à l'université de Berlin puis à l'institut Kaiser-Wilhelm de Berlin-Dahlem, avant de rejoindre en 1920 l'université de Göttingen, dont l'importance… Lire la suite

GELL-MANN MURRAY (1929- )

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

… *Physicien théoricien américain, né à New York le 15 septembre 1929. Nommé en 1952 professeur assistant à l'université de Chicago, Gell-Mann rejoint en 1955 le California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Il y est nommé professeur de physique théorique en 1967. Lauréat du prix Nobel de physique en 1969, Gell-Mann est à l'origine des… Lire la suite

GLAUBER ROY (1925- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  pendant le séjour de celui-ci au Brésil, puis rejoint définitivement l'université Harvard en 1952. *Ces années de formation permettent à Glauber d'appliquer les principes de la théorie quantique des champs dans les domaines de la physique nucléaire et de l'optique. En 1955, il montre pourquoi le taux de collision d'une particule sur un noyau de… Lire la suite

HAROCHE SERGE (1944- )

Écrit par :  Claude COHEN-TANNOUDJI, Jean-Michel RAIMOND

…  simples, jusqu'au point où la matière n'est composée que d'un atome et du rayonnement d'un photon.* À ce stade, ces expériences illustrent directement les postulats fondamentaux de la physique quantique. Les premiers travaux de Serge Haroche ont porté sur l'atome habillé, qui sera un guide pour toute son exploration du monde quantique. C'est un… Lire la suite

HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)

Écrit par :  Léon ROSENFELD

Dans le chapitre "Mécanique quantique"  : …  *Au moment où Heisenberg arrivait à Copenhague, en 1924, Bohr et Kramers consacraient leurs efforts à l'examen de la portée du principe de correspondance. On peut analyser le mouvement classique des électrons d'un atome en ses composantes périodiques et leurs harmoniques (multiples entiers mω des fréquences ω) et calculer… Lire la suite

INCERTITUDE

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

…  souvent sous le nom de « principe d'incertitude » de Heisenberg l'un des aspects essentiels de la* théorie quantique ; la terminologie a d'ailleurs hésité, et on a parlé pendant un temps d'indétermination plutôt que d'incertitude. Il s'agit de l'impossibilité pour la théorie quantique d'attribuer simultanément une valeur numérique précise à… Lire la suite

INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme

Écrit par :  Bernard DIU

Dans le chapitre "Électromagnétisme et mécanique quantique"  : …  des champs électriques E et magnétique B, satisfaisant aux équations de Maxwell. *Lorsqu'on aborde la mécanique quantique, il s'avère que l'électromagnétisme ne peut pas y être introduit à travers les champs. Il y faut un pas de plus, qui apporte les « jauges » dont voici l'introduction. Deux d'entre les équations de Maxwell,… Lire la suite

INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "La théorie de Yukawa et les mésons"  : …  japonais Hideki Yukawa propose de décrire l'interaction nucléaire forte entre les nucléons comme un* champ quantifié en nouvelles particules, les mésons. Selon sa théorie, ce champ quantique a les caractéristiques mathématiques du potentiel scalaire utilisé en électrodynamique. Comme l'échange de photons exprime l'interaction électromagnétique… Lire la suite

INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "Les théories de jauge "  : …  à une transformation qui dilate l'échelle des longueurs, qu’i l appelle « transformation de jauge ». *Dans le cadre de la nouvelle mécanique quantique, cette transformation se traduit par la multiplication des fonctions d'ondes par une « phase ». L'ensemble de ces multiplications ayant la structure d'un groupe appelé U(1) par les mathématiciens, on… Lire la suite

ISOSPIN

Écrit par :  Bernard PIRE

… *Nombre quantique attaché à une symétrie interne des particules élémentaires, dont la représentation mathématique est identique à celle de la symétrie par rotation. La notion d'isospin fort, introduite en 1933 par Werner Heisenberg (1901-1976), traduit le fait que le proton et le neutron peuvent être compris comme deux états d'une particule unique… Lire la suite

ISOTROPIE & ANISOTROPIE

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

… *Au sens général du terme, une grandeur physique (macroscopique ou microscopique) est anisotrope, ou isotrope, selon qu'elle dépend ou non de la direction suivant laquelle on la mesure. Ainsi, la densité d'un corps homogène ou la fonction de distribution des vitesses à l'équilibre thermodynamique sont des grandeurs isotropes, tandis que… Lire la suite

JAUCH JOSEF MARIA (1914-1974)

Écrit par :  Georges KAYAS

… Institut de physique théorique. Ses travaux portent sur la théorie de la diffusion des particules, *le processus de la mesure en mécanique quantique, la causalité, les phénomènes irréversibles, les théories de jauge, etc. Sa contribution à l'axiomatisation de la théorie quantique des champs est un modèle de rigueur mathématique. Pendant son séjour… Lire la suite

JAUGE THÉORIE DE

Écrit par :  Bernard PIRE

… que cette situation paradoxale n'est qu'une des conséquences mathématiques d'une certaine classe de *théories quantiques des champs, appelées théories de jauge non abéliennes. Construites comme des généralisations de l'électrodynamique, ces théories ont pour principe de postuler l'indépendance des quantités observables par rapport au choix d'une… Lire la suite

JORDAN PASCUAL (1902-1980)

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

…  cosmologie, de la biologie et de la philosophie des sciences. Sa contribution majeure concerne la *mécanique quantique, dont il a été l'un des fondateurs (avec Heisenberg et Born), dans la variante matricielle (1925-1927). On lui doit en outre la méthode de la « seconde quantification », universellement utilisée aujourd'hui en théorie des systèmes… Lire la suite

KETTERLE WOLFGANG (1957- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  nommé professeur assistant et Dave Pritchard lui confie la direction de son équipe de recherche. *Le 29 septembre 1995, l'équipe de Ketterle observe la condensation de Bose-Einstein de 500 000 atomes de sodium, après un cycle de refroidissement de 9 secondes. Histoire des sciences : personnalités, de 1900 à nos… Lire la suite

KLITZING KLAUS VON (1943- )

Écrit par :  Bernard PIRE

… *Né le 28 juin 1943 à Pozna« n (alors en Allemagne), Klaus von Klitzing rejoignit l'Allemagne de l'Ouest en 1945 lorsque la Pozanie fut restituée à la Pologne. Il fit ses études supérieures à Brunswick et à Würzburg, où, en 1972, il soutint sa thèse sur les propriétés de certains atomes en présence de forts champs magnétiques. Après un séjour à l'… Lire la suite

LANDAU LEV DAVIDOVITCH (1908-1968)

Écrit par :  Yakov SMORODINSKI

Dans le chapitre "L'œuvre scientifique et les publications"  : …  Lev Landau publie, avec A. Abrikossov, I. Pomenrantchouk et I. Khalatnikov, une série de travaux *sur l'électrodynamique quantique. Les auteurs démontrent que l'interaction électromagnétique conduit à l'écrantage absolu de la charge ponctuelle et à la disparition obligatoire de l'interaction (« zéro de Moscou »), ce qui témoigne de la non-… Lire la suite

LAUGHLIN ROBERT B. (1950- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  à poursuivre ses études théoriques sur la physique des systèmes uni- et bidimensionnels.* C'est alors, en 1982, que Horst L. Störmer et Daniel C. Tsui découvrent au M.I.T. une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations portent une fraction de la charge électrique élémentaire. Cet étonnant « effet Hall fractionnaire » est l'apparition d… Lire la suite

LEE DAVID (1931- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la *physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996. La superfluidité –  phénomène spectaculaire d'absence de viscosité d'un liquide – avait été découverte à la fin des années 1930 par le physicien russe Petr Kapitsa pour l'… Lire la suite

LEGGETT ANTHONY J. (1938- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  de l'Illinois à Urbana-Champaign. Il prend alors la double nationalité britannique et américaine. *L'état superfluide –  c'est-à-dire sans viscosité – de l'hélium sous sa forme habituelle (l'isotope 4He) à très basse température est compris, depuis sa découverte en 1938 par Piotr Kapitsa, comme dû au fait que ses atomes sont des bosons aptes à se… Lire la suite

LONDON FRITZ (1900-1954)

Écrit par :  Alexei KOJEVNIKOV,  Universalis

…  l'université Duke de Durham (Caroline du Nord). Il obtient la nationalité américaine en 1945. Dans *un ouvrage publié en 1927, London et le physicien Walter Heitler sont les premiers à expliquer la liaison moléculaire de l'hydrogène par la mécanique quantique. London s'efforce dès lors de trouver de nouvelles applications de la mécanique quantique… Lire la suite

LUMIÈRE

Écrit par :  Séverine MARTRENCHARD-BARRA

Dans le chapitre "Optique corpusculaire, le photon"  : …  tel ou tel phénomène. Au début du xx^e siècle furent donc posées les bases de la *physique quantique, qui concerne non seulement la lumière, mais également les objets de très petite taille (particules, atomes,...). Le physicien français Louis de Broglie associa une longueur d'onde aux particules ( λ = h/p où … Lire la suite

MAGNÉTISME

Écrit par :  Damien GIGNOUX, Étienne de LACHEISSERIE, Louis NÉEL

Dans le chapitre "Le moment magnétique atomique ou ionique"  : …  La *mécanique quantique nous apprend que, le plus souvent, le moment cinétique total d'un atome ou d'un ion libre est la somme vectorielle ℏJ⃗ du moment cinétique orbital ℏL⃗ des électrons, provenant de leur mouvement autour du noyau, et de leur moment cinétique de spin ℏS⃗, provenant de leur rotation sur eux-mêmes : h… Lire la suite

MASSE (notions de base)

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "La masse des particules élémentaires"  : …  l'on mesure celle des électrons ou des neutrons, ni de parler d'une énergie « au repos ». De plus, *les théories quantiques imposent une étonnante propriété à la valeur d'une masse : elle dépend du pouvoir de résolution du processus étudié. Ce phénomène – appelé renormalisation – affecte aussi bien les charges que les masses de toutes les… Lire la suite

MASSE, physique

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, Bernard PIRE

Dans le chapitre "Masse et interactions"  : …  masses des particules est un des grands défis de la physique du xxi^e siècle. En *effet, dans la physique quantique des particules et des interactions fondamentales, la notion de masse présente plusieurs aspects des plus intéressants. Rappelons tout d'abord qu'une interaction entre deux particules est comprise, dans le formalisme… Lire la suite

MATIÈRE (physique) - États de la matière

Écrit par :  Vincent FLEURY

Dans le chapitre "Un état encore moins classique, le superfluide quantique"  : …  de la thermodynamique classique, le xx^e siècle a connu une révolution, avec *la découverte des quanta et des propriétés quantiques des particules élémentaires. La nature ondulatoire et corpusculaire du rayonnement et de la matière a été démontrée au début du xx^e siècle, d'abord pour la lumière, puis pour… Lire la suite

MÉCANIQUE - Mécanique analytique

Écrit par :  Francis HALBWACHS, Jean-Marie SOURIAU

Dans le chapitre "Mécanique quantique"  : …  *Dès les origines (Bohr, 1918), il est apparu que le formalisme canonique était la clef de la formulation de la mécanique quantique. On adopte généralement la formulation de Dirac (1926) qui associe linéairement à chaque variable dynamique u un opérateur que nous noterons ûu. Les opérateurs ûu, appelés… Lire la suite

MICROÉLECTRONIQUE

Écrit par :  Claude WEISBUCH

Dans le chapitre " Les limites physiques aux circuits intégrés"  : …  d'échelle imposent aussi à l'épaisseur d'isolant de la grille de décroître d'un facteur a. *À partir d'une épaisseur minimale de l'ordre de 4 nm, l'isolant de la grille se met à fuir par l'apparition d'un phénomène quantique, l'effet tunnel, qui permet aux électrons de passer à travers la barrière de potentiel constitué par l'isolant. L'… Lire la suite

MONOPÔLE MAGNÉTIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

…  pôle négatif, l'électron, et son pôle positif, le proton. Dès 1931, Paul Dirac montre que, dans le *formalisme quantique, l'existence de monopôles magnétiques expliquerait que les charges électriques sont toutes multiples d'une charge électrique élémentaire, celle de l'électron. Dirac établit que la charge magnétique du monopôle doit correspondre à… Lire la suite

MULTIVERS

Écrit par :  Aurélien BARRAU

Dans le chapitre "Manières de faire des mondes : un multivers gigogne"  : …  l'on considère l'intérieur des trous noirs en rotation ou porteurs d'une charge électrique. La *mécanique quantique, l'autre grande révolution physique du xx^e siècle, peut elle aussi conduire à l'existence d'univers multiples. L'interprétation du physicien Hugh Everett, III (1930-1982) – qui n'est indiscutablement pas la… Lire la suite

NANOTECHNOLOGIES

Écrit par :  Claude WEISBUCH

Dans le chapitre " De nouvelles propriétés avec les nanotechnologies"  : …  nanométrique dans les composants électroniques sont exploitées depuis la fin des années 1970. *Les transistors à gaz d'électrons bidimensionnels sont apparus au début des années 1980. Lorsque l'épaisseur de la couche semiconductrice d'un transistor devient inférieure à 20 nanomètres, le mouvement des électrons perpendiculairement à la couche… Lire la suite

SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

Écrit par :  Alain ASPECT, Philippe GRANGIER

*Albert Einstein, père de la relativité, a joué un rôle majeur dans la genèse de la mécanique quantique, notamment en interprétant, en 1905, l'effet photoélectrique en termes de quanta lumineux, ou photons, ce qui lui vaudra le prix Nobel. Cependant, lorsque, vers la fin des années 1920, la… Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "Les propriétés du noyau atomique"  : …   : R = 1,2A^1/3 × 10 ^–15 m. Encore faut-il garder à l'esprit que le *caractère quantique de la physique des noyaux ne permet de parler que de rayon moyen défini à partir d'une fonction d'onde exprimant une probabilité de présence ; la densité nucléaire décroît brutalement sur une épaisseur de quelques dixièmes de… Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique

Écrit par :  Luc VALENTIN

Dans le chapitre "Modèle du gaz de Fermi"  : …  proportionnel, pour A fixé, à (N — Z)². Son origine est d'ordre *quantique. Aussi, pour l'interpréter, convient-il de corriger le modèle de la goutte liquide, ne serait-ce qu'en comptabilisant les effets de principe de Pauli. Le plus simple est de recourir au modèle du gaz de Fermi qui consiste à enfermer les… Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

Écrit par :  Marc LEFORT, Bernard PIRE

Dans le chapitre " Les collisions entre noyaux"  : …  forces de répulsion entre charges. L'autre modèle est celui à particules indépendantes organisées selon les *règles de la mécanique quantique, comme dans le cas des électrons du cortège atomique. Le noyau est un puits de potentiel, c'est-à-dire un espace dans lequel s'exercent des forces. Les nucléons s'agitent dans ce puits selon des mouvements… Lire la suite

OBJET

Écrit par :  Gilles Gaston GRANGER

Dans le chapitre "L'objet scientifique irréductible à l'objet perçu"  : …  perception et de la pratique usuelle qu'à un certain niveau de la construction. Le cas des* objets « quantiques » est à cet égard tout à fait frappant. Quelle que soit, ici encore, la part faite à l'arbitraire des interprétations de structures mathématiques très abstraites, on ne peut refuser de constater que le modèle proposé sous… Lire la suite

ONDES, physique

Écrit par :  Mikhael BALABANE, Françoise BALIBAR

Dans le chapitre "La dualité onde-corpuscule"  : …  dire, cet abus de langage initial a longtemps obscurci le débat. L'interprétation de la théorie *quantique s'est enlisée durablement dans de fausses questions, du genre : les électrons (ou les photons) sont-ils des ondes ou des particules, des ondes et des particules, quelquefois des ondes et quelquefois des particules, ou bien… Lire la suite

ONTOLOGIE

Écrit par :  Paul RICŒUR

Dans le chapitre "Physique quantique et réalisme critique"  : …  Comme on l'a signalé plus haut, c'est la* théorie quantique qui a porté ce débat à son degré le plus aigu. Et ce sont les créateurs mêmes de la mécanique quantique qui ont introduit l'énorme débat philosophique qui, loin de s'apaiser, ne cesse de susciter de nouvelles positions. La sorte de philosophie que Bohr, Heisenberg, Pauli ont élaborée dans… Lire la suite

OSHEROFF DOUGLAS DEAN (1945- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la *physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996. Osheroff était devenu professeur à l'université Stanford en Californie en 1987 après quinze ans de recherches dans les laboratoires de la compagnie Bell-A.T.T. La… Lire la suite

PARITÉ, physique

Écrit par :  Bernard PIRE

…  angulaires dans l'émission d'électrons lors de la désintégration bêta de noyaux radioactifs. *La parité désigne aussi le nombre quantique d'une particule, ou d'un système de particules, relatif au comportement de sa fonction d'onde dans une symétrie par rapport à l'origine. La symétrie par parité se traduit par la conservation du nombre… Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

Écrit par :  Maurice JACOB, Bernard PIRE

Dans le chapitre "Le cadre théorique : le modèle standard des particules"  : …  La physique au niveau des particules élémentaires s'exprime dans le cadre de la théorie *quantique des champs. C'est le formalisme auquel on est conduit, combinant les idées clés de la mécanique quantique, de la relativité et de la causalité. Chaque particule – qu'il s'agisse des fermions de spin 1/2 (quarks et leptons) ou des bosons… Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

Écrit par :  Claude COHEN-TANNOUDJI, Jacques DUPONT-ROC, Gilbert GRYNBERG, Bernard PIRE

Dans le chapitre "Caractéristiques générales"  : …  est impair. Les noyaux d'hélium ou les molécules d'hydrogène sont ainsi des bosons composites. *Les ensembles de bosons obéissent à la loi statistique de Bose-Einstein qui quantifie la probabilité d'occupation d'un état d'énergie E à température T comme inversement proportionnelle au facteur exp(E /kT) — 1,… Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

Écrit par :  Jean-Eudes AUGUSTIN, Michel PATY, Bernard PIRE

Dans le chapitre "L'électron quantique"  : …  *La théorie quantique de l'électron a commencé par l'hypothèse de Louis de Broglie en 1923, qui suggère que l'association onde-corpuscule observée pour le photon est universelle : il associe à l'électron en mouvement une longueur d'onde λ = h/p, où p est l'impulsion et h la constante de Planck et il prédit qu'un… Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Hadrons

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre " Caractéristiques"  : …  d'un hadron est le femtomètre (10^—15m), c'est-à-dire le milliardième de micromètre. La *compréhension actuelle des hadrons est formulée dans le cadre des lois de la physique quantique relativiste. Chaque hadron est caractérisé principalement par sa masse, sa charge électrique éventuelle et par un moment cinétique intrinsèque, appelé… Lire la suite

PAULI WOLFGANG (1900-1958)

Écrit par :  Charles P. ENZ

…  temps, le fils spirituel d'Einstein, Wolfgang Pauli, l'un des jeunes génies révolutionnaires de la *physique quantique, au cours d'une réflexion rétrospective sera amené à constater qu'il fut en fait plus « un classique qu'un révolutionnaire ». Cet aveu est-il à l'origine d'une certaine méconnaissance du public face à ses contemporains Niels Bohr,… Lire la suite

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

Écrit par :  Roland OMNÈS

Dans le chapitre "XX^e siècle"  : …  Cette ouverture des esprits à l'inattendu va être à nouveau nécessaire dans la genèse de la *mécanique quantique. On ne suivra pas ici non plus les tâtonnements et les révélations qui ont marqué le développement de la mécanique quantique. Pour pouvoir sortir de l'impasse où se trouve la description de l'atome par la physique classique,… Lire la suite

PLANCK CONSTANTE DE ou QUANTUM D'ACTION

Écrit par :  Bernard PIRE

… 1900 par Max Planck (1858-1947) pour reproduire le spectre de la lumière émise par un corps chauffé,* ce concept qui introduit le discontinu dans la description de phénomènes élémentaires est à la base de la physique quantique. La physique classique apparaît comme une approximation valable lorsque les quantités considérées sont grandes devant h… Lire la suite

PLANCK MAX (1858-1947)

Écrit par :  Josef SMOLKA

…  de physique à Berlin, ne consiste pas dans une opération formelle ou dans l'habileté mathématique. *Elle réside surtout dans l'interprétation révolutionnaire de la signification physique de la constante h. Planck lui donna dès l'abord le nom de quantum élémentaire d'action, à la fois parce qu'elle a les dimensions d'une… Lire la suite

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012

Écrit par :  Bernard PIRE

… Le *prix Nobel de physique récompense en 2012 le physicien français Serge Haroche (né en 1944) et son collègue américain David Wineland (né en 1944) pour « l'invention de méthodes expérimentales révolutionnaires, qui permettent de mesurer et de manipuler des systèmes quantiques individuels ». Le domaine de l'optique quantique qu'explorent les… Lire la suite

QUANTUM DE PLANCK

Écrit par :  Bernard PIRE

  *Le 14 décembre 1900, Max Planck (1858-1947), professeur de physique à l'université de Berlin, propose, lors d'une séance de la Société allemande de physique, une vision radicalement nouvelle du rayonnement des corps portés à haute température. Deux mois plus tôt, il avait explicité la distribution spectrale du rayonnement… Lire la suite

RELATIVITÉ - Relativité générale

Écrit par :  Thibault DAMOUR, Stanley DESER

Dans le chapitre "Champs gravitationnels forts. Trous noirs"  : …  mais un résultat remarquable de Hawking a montré qu'elles avaient un contenu réel au niveau de la *physique quantique. En 1974, Hawking a étudié l'aspect le plus simple de l'interaction entre la gravité et la théorie quantique, le comportement d'un champ quantique se propageant dans l'espace-temps classique de fond d'un trou noir. Il a trouvé que… Lire la suite

RÉSONANCE MAGNÉTIQUE

Écrit par :  Jacques COURTIEU, Maurice GOLDMAN

Dans le chapitre "Principe de la résonance magnétique"  : …  statique appliqué, induit un signal. Il est utile de considérer, parallèlement à la précédente, *une seconde description du phénomène de résonance magnétique basée sur la mécanique quantique. Si l'on mesure la projection d'un moment magnétique, nucléaire ou électronique, le long d'une direction fixée, on ne peut trouver qu'un nombre limité de… Lire la suite

RICHARDSON ROBERT COLEMAN (1937- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la *physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996. La superfluidité –  phénomène spectaculaire d'absence de viscosité d'un liquide – avait été découverte à la fin des années 1930 par le physicien russe Petr Kapitsa pour l'… Lire la suite

SCHRÖDINGER ERWIN (1887-1961)

Écrit par :  Pierre COSTABEL

Dans le chapitre "Équation de Schrödinger"  : …  en général à la conscience du physicien moderne. Dès 1926, en étudiant les rapports entre la *mécanique quantique de Heisenberg-Born-Jordan et la sienne, Schrödinger prévoyait que son équation pouvait être équivalente à une autre, déduite de l'interprétation donnée par Dirac des équations canoniques de la dynamique classique (écrites à l'aide… Lire la suite

SCHWINGER JULIAN SEYMOUR (1918-1994)

Écrit par :  Bernard PIRE

…  de Californie à Los Angeles en 1971, il y sera actif jusqu'à sa mort, le 16 juillet 1994. *Si les travaux de Paul A. M. Dirac initièrent dès 1927 la compréhension moderne de l'électromagnétisme, il fallut attendre 1948 pour que les efforts conjugués de nombreux théoriciens viennent à bout d'une difficulté majeure de l'électrodynamique… Lire la suite

SPIN

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

… est intimement associée à l'invariance des lois physiques par rotation. Dans le cadre de la théorie *quantique, l'idée géométrique et mécanique de mouvement de rotation propre perd sa signification intuitive, mais la notion de moment angulaire intrinsèque garde sa validité et son double rôle. Le spin est donc un moment angulaire quantique, et, comme… Lire la suite

SPIN DU PROTON

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre "Quarks et gluons, particules élémentaires du noyau atomique"  : …  depuis lors avoir compris comment ces champs élémentaires interagissent selon les lois simples de *la chromodynamique, une théorie quantique dont les prémisses peuvent se résumer ainsi : – l es quarks portent une charge, dite de couleur, pouvant prendre trois valeurs élémentaires (bleu, vert et rouge, par exemple) ; le terme de couleur a été choisi… Lire la suite

STATISTIQUE MÉCANIQUE

Écrit par :  Berni J. ALDER, Bernard JANCOVICI

Dans le chapitre "Statistique de Fermi-Dirac"  : …  *Si les particules sont des fermions (c'est-à-dire des particules à spin demi-entier ; cf. particules élémentaires) identiques (par exemple, des électrons ou des nucléons), le principe de Pauli s'applique (cf. atome, chap. 2). Lorsque les interactions sont négligeables, on peut définir des états quantiques à une… Lire la suite

STÖRMER HORST (1949- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  au jour les propriétés surprenantes des électrons dans des structures bi- ou unidimensionnelles. *Il partage avec Daniel C. Tsui et le théoricien Robert B. Laughlin le prix Nobel de physique 1998 pour leur découverte de l'effet Hall quantique fractionnaire, effet où les électrons forment une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations… Lire la suite

SUPERFLUIDITÉ

Écrit par :  Sébastien BALIBAR

Dans le chapitre "Condensation de Bose-Einstein, superfluidité, modèle à deux fluides"  : …  *La superfluidité est une propriété essentiellement quantique, qui n'aurait pu être interprétée dans le cadre de la mécanique classique. On distingue, en mécanique quantique, deux types de particules appelées fermions ou bosons selon le type de statistique qui en régit le comportement. L'important ici est qu'à température nulle, dans un gaz de… Lire la suite

SUPRACONDUCTIVITÉ

Écrit par :  Étienne GUYON, Jérôme LESUEUR, Pierre NÉDELLEC

Dans le chapitre "Paramètre d'ordre et expériences fondamentales"  : …  d'ordre, notion introduite à propos du modèle de G.L., est une fonction d'onde complexe qui décrit* l'état quantique macroscopique dans lequel se trouvent condensées les paires de Cooper ; son amplitude donne la probabilité de présence, en un point, de paires d'électrons et varie peu en présence de champs faibles. En revanche, les variations… Lire la suite

SYMÉTRIES, physique

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre " Transformations continues et lois de conservation"  : …  contient l'invariance par translation dans le temps, qui implique la conservation de l'énergie. La *physique quantique, qui remet en cause tant de savoir-faire de la physique classique, reprend cette hypothèse à son compte et accorde même aux principes de symétrie une attention encore plus grande. En particulier, l'idée de représentation d'un… Lire la suite

THERMIQUE

Écrit par :  Jean Joseph BERNARD, Jeanne GÉNOT, Bernard LE FUR

Dans le chapitre "Lois du corps noir"  : …  la fonction L0(λ, T) qui a conduit Planck à sa quantification des échanges énergétiques. *La base de la théorie quantique est l'hypothèse selon laquelle les états énergétiques relatifs à un oscillateur harmonique de fréquence ν ne peuvent être que des multiples entiers du quantum hν (la constante de Planck h vaut 6,624 × 10⁻… Lire la suite

TOMONAGA SHIN'ICHIRO (1906-1979)

Écrit par :  Bernard PIRE

… *Né le 31 mars 1906 à Kyōto (Japon) et mort le 7 juillet 1979 à Tōkyō, Shin'ichiro Tomonaga fait ses études à l'université de Kyōto où il obtient sa thèse en 1929. Il rejoint alors l'université de Tōkyō et y fait toute sa carrière, y devenant professeur en 1941 puis président en 1956. Lors d'un séjour dans le laboratoire de Werner Heisenberg à… Lire la suite

TRANSISTOR À ATOME UNIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

…  réalise alors un nanotransistor à effet de champ. Comme ce transistor a une taille atomique, *son comportement est quantique dans le sens où le courant ne passe entre la source et le drain que lorsque le voltage appliqué correspond exactement à un niveau d'énergie de l'atome de phosphore. Malheureusement, ce montage ne fonctionne que lorsqu'… Lire la suite

TSUI DANIEL CHEE (1939- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  Bell en 1968. Il est nommé professeur d'électrotechnique à l'université de Princeton en 1982. *Il partage avec son collaborateur Horst L. Störmer et le théoricien Robert B. Laughlin le prix Nobel de physique 1998 pour la découverte de l'effet Hall quantique fractionnaire, une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations portent une… Lire la suite

VIDE, physique

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

… vide coïncide avec l'espace abstrait, débarrassé par la pensée de tout objet ou phénomène physique. *La théorie quantique cependant rend plus problématique encore cette idée, en interdisant la possibilité même d'une scène spatiale ainsi rendue vacante. C'est que toute portion de l'espace-temps, isolée par la pensée, doit se voir attribuer un contenu… Lire la suite

WEISSKOPF VICTOR (1908-2002)

Écrit par :  Bernard PIRE

… à l'université de Göttingen (Allemagne), sous la direction duquel il obtient son doctorat en 1931. *C'est pendant cette période qu'il écrit un célèbre article avec Eugene P. Wigner (Prix Nobel de physique 1963) sur l'application de la toute nouvelle théorie quantique relativiste à la largeur des raies spectrales d'un atome. Il effectue ses… Lire la suite

WIEMAN CARL E. (1951- )

Écrit par :  Bernard PIRE

…  à diode qui se révèle extrêmement utile au piégeage et au refroidissement des atomes. Rejoint par *Eric Cornell en 1990, il se consacre à la quête du condensat de Bose-Einstein, état dans lequel les atomes se comportent à très basse température comme des ondes cohérentes identiques, à la façon des ondes lumineuses d'un laser. Les progrès rapides… Lire la suite

WIGNER EUGENE PAUL (1902-1994)

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

… Eugene Paul Wigner a été, avec H. Weyl, le codificateur de la méthode de la théorie des groupes en *mécanique quantique, exposée dans son livre La Théorie des groupes et ses applications à la mécanique quantique des atomes (Gruppentheorie und ihre Anwendungen auf die Quantenmechanik der Atome, 1931). On lui doit également l'… Lire la suite

YUKAWA HIDEKI (1907-1981)

Écrit par :  Michel PATY

… muon. Le méson π fut en réalité découvert en 1947 par C. Lattès, C. Powell et G. Occhialini. *Yukawa compléta et poursuivit ces recherches décisives dans la direction d'une théorie quantique du champ scalaire, en collaboration avec de jeunes physiciens, Sakata Shoichi, Taketani Mitsuo, Kobayashi M., notamment. Il avait découvert entre-temps,… Lire la suite

ZEEMAN EFFET

Écrit par :  Jean MARGERIE

Dans le chapitre "Théorie quantique"  : …  2, Effet Zeeman linéaire) et elle est complètement abandonnée de nos jours au profit d'une *interprétation quantique parfaitement satisfaisante. En fait, les efforts déployés pour expliquer les diverses particularités de l'effet Zeeman ont joué historiquement un rôle important dans l'élaboration de la mécanique quantique actuelle. Une étude… Lire la suite

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