mécanique quantique et physique quantique

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38 articles
18 médias
ATOME HABILLÉÉcrit par 
Bernard CAGNAC
 • 424 mots
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 à […]
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ATOMIQUE PHYSIQUEÉcrit par 
Philippe BOUYER, 
Georges LÉVI
 • 6 651 mots
 • 1 média
La théorie quantique trouve son origine dans le besoin d'expliquer certaines expériences réalisées à la fin du xixe et au début du xxe 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, […]
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BELL INÉGALITÉ DE ou THÉORÈME DE BELLÉcrit par 
Bernard CAGNAC
 • 1 190 mots
Formulede mécanique quantique reliant les probabilités de certains phénomènes particulaires, l'inégalité de Bell joue un rôle extrêmement important dans le débat sur l'interprétation de la mécanique quantique. Trouvée en 1964, elle a montré qu'il existait des expériences particulières où les prédictions de la mécanique quantique usuelle (dite de l'école de Copenhague) et celles des théories à vari […]
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BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DEÉcrit par 
Elisabeth GIACOBINO
 • 2 770 mots
La condensation de Bose-Einstein, prévue par Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose dès 1924, a constitué pendant bien des années un des objectifs majeurs des physiciens du monde entier. En refroidissant un nuage d'atomes à une température proche du zéro absolu (quelques dixièmes de millionième […]
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CASIMIR EFFETÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 331 mots
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 qu'une excitation peut éventuellement révéler : c'e […]
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CHIMIE THÉORIQUEÉcrit par 
Lionel SALEM, 
François VOLATRON
 • 4 288 mots
 • 10 médias
L'équation fondamentale de la chimie théorique est l'équation de Schrödinger :qui signifie essentiellement : « L'opération de l'opérateur hamiltonien H sur la fonction d'onde Ψ, fonction des coordonnées de toutes les particules (noyaux et électrons), donne la même fonction Ψ multipliée par un nombre E. Le nombre E est l'énergie du système. L'équation admet généralement un ensemble de solutions E,  […]
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CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 6 420 mots
 • 6 médias
Dès le début des années 1930, les physiciens se sont interrogés sur les raisons de la stabilité des noyaux atomiques formés de protons, de charge électrique positive, et de neutrons, de charge nulle. La force responsable de cette cohésion, plus intense que les forces électriques qui causent une répulsion entre les protons de charges identiques, est appelée interaction forte. Elle […]
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CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE, en brefÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 115 mots
 • 1 média
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 présents dans les pr […]
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COPENHAGUE ÉCOLE DEÉcrit par 
Bernard d' ESPAGNAT
 • 733 mots
 • 2 médias
On regroupe sous ce nom les physiciens théoriciens qui, entre 1920 et 1930, après avoir élaboré la mécanique quantique, mirent en évidence ses aspects les plus révolutionnaires par rapport aux concepts en vigueur jusqu'alors et furent les instigateurs d'un très profond débat épistémologique qui se poursuit encore actuellement.La description statistique des phénomènes atomiques et nucléaires doit-e […]
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DÉCOUVERTE DE L'EFFET JOSEPHSONÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 231 mots
Alorsqu'il est encore étudiant à l'université de Cambridge (Grande-Bretagne), le jeune théoricien gallois Brian D. Josephson (né en 1940) comprend en 1962 comment se comportent les électrons d'une jonction entre deux supraconducteurs. Il explique que, par un effet purement quantique, les électrons se groupent en paires pour passer sous la barrière de potentiel qui caractérise la différence des deu […]
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DÉGÉNÉRESCENCE, physiqueÉcrit par 
Viorel SERGIESCO
 • 641 mots
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 système (macroscopique ou microscopique)  […]
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ÉTAT, physique atomique et nucléaireÉcrit par 
Pierre MOYEN
 • 216 mots
Description la plus complète d'un atome ou d'un noyau. Dans le formalisme de Heisenberg, un état correspond à un vecteur propre de la matrice décrivant le système.À un état correspond une valeur de l'énergie et une seule, que le système soit placé ou non dans un champ extérieur, mais plusieurs états peuvent avoir la même énergie : on dit alors qu'il y a dégéné […]
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FORMULATION DE L'ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 122 mots
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 mathémat […]
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FORMULATION DES BASES DE LA MÉCANIQUE QUANTIQUEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 501 mots
Louis de Broglie (1892-1987) publie en 1923 trois notes dans les Comptes rendus de l’Académie des sciences (t. 177) : la première, sobrement titrée « Ondes et quanta » ; la deuxième sur la diffraction et les interférences des quanta de lumière ; la troisième sur les quanta, la théorie cinétique des gaz et le principe de Fermat. L […]
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FULDE-FERRELL-LARKIN-OVCHINNIKOV PHASEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 656 mots
L’état FFLO (initiales des physiciens Peter Fulde, Richard Ferrell, Anatoly Larkin et Yuri Ovchinnikov, qui ont prédit son existence en 1964) est un état supraconducteur qui résiste à la présence d’un champ magnétique élevé. Sa mise en évidence, plus de cent ans après que l’équipe du physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes a mesuré la dis […]
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HYDROGÈNE (physique)Écrit par 
Bernard PIRE
 • 6 157 mots
 • 9 médias
L’observation d’un arc-en-ciel introduit à la notion de spectre d’un rayonnement. La lumière du soleil, en traversant un nuage de gouttelettes d’eau, se décompose en rayons de couleurs différentes, du rouge au violet, c’est-à-dire en ondes électromagnétiques de diverses longueurs d’onde. Le spectre du soleil semble cont […]
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INTRICATION QUANTIQUEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 2 074 mots
 • 3 médias
Presque cent ans après sa naissance, la physique quantique s'est révélée indispensable à la description des atomes et des interactions fondamentales. Pratiquement inintelligible sans le recours à une formulation mathématique difficile d'accès, les tentatives de vulgarisation de ses concepts ont toujours dérouté l'intelligence concrète tant le voca […]
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ISOSPINÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 255 mots
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 ét […]
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JAUGE THÉORIE DEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 477 mots
Lesexpériences de diffusion d'électrons sur les protons posaient depuis 1968 une énigme aux physiciens des particules élémentaires. Le physicien américain James D. Bjorken avait en effet démontré qu'elles étaient très difficilement interprétables à moins d'admettre que les électrons étaient diffusés sur des sous-constituants des nucléons et que ceux-ci – qu'il appelait « partons » – étaient quasi  […]
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JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFETÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 346 mots
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 Mooji et Yuli V. Nazarov de l'université de Delft aux […]
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LIAISONS CHIMIQUES - Liaison et classificationÉcrit par 
André JULG
 • 8 249 mots
 • 7 médias
La description de l'état d'une particule, en mécanique quantique, se réduit à la seule connaissance d'une fonction Ψ des coordonnées et du temps, dite fonction d'onde. Cette fonction n'a pas de sens physique en elle-même, mais le carré de son module représente la probabilité de trouver à l'instant t les particules aux points de coordonnées  […]
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LUMIÈREÉcrit par 
Séverine MARTRENCHARD-BARRA
 • 6 168 mots
 • 4 médias
Le xixe siècle vit le triomphe de l'optique ondulatoire, qui permettait d'analyser bien des phénomènes liés à la lumière (diffraction, polarisation, etc.), mais certains opposaient encore une résistance.Le premier d'entre eux est l'effet photoélectrique observé par Hertz en 1887 (l'explication en 1 […]
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MATIÈRE (physique) - États de la matièreÉcrit par 
Vincent FLEURY
 • 5 805 mots
 • 4 médias
Parallèlement aux développements de la thermodynamique classique, le xxe 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 xxe siècle, d'a […]
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MONOPÔLE MAGNÉTIQUEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 860 mots
Depuis la découverte du magnétisme par l'ingénieur français Petrus Peregrinus de Maricourt, tous les objets magnétiques étudiés jusqu'à présent, qu'il s'agisse de notre Terre ou d'un simple barreau aimanté, du microscopique proton (10-12 mm) ou de l'électron pratiquement ponctuel, sont caractér […]
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PHOTONS TWISTÉSÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 356 mots
Lephénomène d'intrication des états quantiques est aujourd'hui un des domaines les plus actifs de la physique où des résultats souvent inattendus paraissent chaque mois. Ainsi, des physiciens autrichiens ont récemment conçu et réalisé une nouvelle technique d'intrication qui met en jeu des photons portant un grand moment orbital angulaire. Les auteurs de cette étude considèrent que l'intrication d […]
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PLANCK CONSTANTE DE ou QUANTUM D'ACTIONÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 156 mots
Quantum élémentaire d'action qui relie la plus petite quantité d'énergie E emportée par un rayonnement électromagnétique à sa fréquence f par la formule E = hf. Inventé en 1900 par Max Planck (1858-1947) pour reproduire le spectre de la lumiè […]
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PLASMONÉcrit par 
Viorel SERGIESCO
 • 465 mots
Quasi-particule non concentrée, sans analogue classique corpusculaire, sans masse effective bien définie, utilisée en théorie quantique des plasmas pour décrire les états faiblement excités correspondant à des mouvements classiques collectifs (ondes électrostatiques ou oscillations du plasma).En fait, en théorie classique, un plasma permet la propagation de plusieurs types d'ondes, suivant l'exist […]
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PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012Écrit par 
Bernard PIRE
 • 374 mots
 • 2 médias
Le prix Nobel de physique récompense en 2012 le physicien français Serge Haroche (né en 1944) et son collègue américain David J. 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 équipes des deux chercheurs est à la pointe de l'étud […]
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PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2016Écrit par 
Bernard PIRE
 • 1 088 mots
 • 3 médias
Le prix Nobel de physique 2016 distingue les travaux de trois théoriciens, pour la description de nouveaux états quantiques de la matière et des transitions de phase qui mènent à ces états. Les trois physiciens, David J. Thouless (né à Bearsden, en Écosse, en 1934 et mort à Cambridge, en Angleterre, en 2019), John Michael Kosterlitz (né à Aberdeen, en Écosse, en 1942) et F. Duncan M. Haldane (né à […]
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PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2022Écrit par 
Bernard PIRE
 • 1 686 mots
 • 1 média
Le prix Nobel de physique 2022 a été décerné à trois spécialistes de l’optique ayant mené depuis les années 1970 des expériences décisives de physique quantique, « avec des photons intriqués, établissant ainsi la violation des inégalités de Bell » : le Français Alain Aspect, l’Autrichien Anton Zeilinger […]
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QUANTIQUE PHYSIQUEÉcrit par 
Claude de CALAN
 • 5 273 mots
 • 6 médias
Née avec le xxe siècle, établie sur des bases claires à partir de 1925, la physique quantique s'est imposée comme l'outil nécessaire pour décrire les phénomènes à l'échelle atomique (et même certains phénomènes à plus grande échelle). La physique quantique implique une révision radicale des concepts habituels, tirés de notre expérience à notre échelle […]
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QUANTUM DE PLANCKÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 204 mots
 • 1 média
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 du corps noir selon une loi qui s […]
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RELATIVITÉ - Relativité généraleÉcrit par 
Thibault DAMOUR, 
Stanley DESER
 • 11 950 mots
 • 3 médias
Nous n'avons jusqu'ici examiné que la relativité générale classique, qui est pertinente pour décrire la gravitation à l'échelle macroscopique, mais insuffisante pour étudier l'interaction gravitationnelle à l'échelle microscopique, où entre en jeu le caractère quantique des particules élémentaires. Nous avons déjà noté, à propos de la radiation thermique des trous noirs de Hawking, qu'un champ gra […]
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SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantiqueÉcrit par 
Alain ASPECT, 
Philippe GRANGIER
 • 1 347 mots
 • 3 médias
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 théorie […]
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SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUEÉcrit par 
Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
 • 5 337 mots
 • 1 média
On appelle « spin » le moment angulaire ou cinétique intrinsèque des particules quantiques ou quantons. Ce terme anglais évoque le mouvement de rotation propre que peuvent posséder les objets physiques, telles les planètes ou les balles de tennis, qui tournent sur eux-mêmes tout en décrivant leurs trajectoires. Il est caractérisé par une grandeur physique  […]
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SUPERFLUIDITÉÉcrit par 
Sébastien BALIBAR
 • 5 836 mots
 • 5 médias
La « superfluidité » est une propriété qu'ont certains liquides ou gaz de s'écouler beaucoup plus facilement que les autres. Un superfluide peut s'écouler sans résistance aucune même à travers les plus petits orifices. De plus, les superfluides ont d'autres propriétés remarquables. Par exemple, la chaleur s'y propage sous forme d'ondes et les tourbillons y sont tous identiques. La superfluidité n' […]
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SUPRACONDUCTIVITÉÉcrit par 
Julien BOK
 • 5 849 mots
 • 13 médias
Ces propriétés magnétiques très spéciales ont suscité beaucoup de travaux théoriques tentant de les expliquer. Avant que soit connue la raison profonde de la transition supraconductrice, des modèles phénoménologiques de la supraconductivité ont été avancés.En 1935, Fritz et Heinz London, en Allemagne puis en Angleterre, utilisèrent le fait expérimental de la résistance nulle pour développer une th […]
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ZEEMAN EFFETÉcrit par 
Jean MARGERIE
 • 5 649 mots
 • 2 médias
Aussitôt après la découverte de Zeeman, Lorentz en a donné une interprétation dans le cadre de la mécanique et de l'électromagnétisme classiques. La théorie de Lorentz ne rend compte que d'une partie des phénomènes observés (effet Zeeman dit normal, cf. chap. 2, Effet Zeeman linéaire) et elle est complètement […]
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Affichage
Physique quantique
La description de l'atome et de ses constituants a nécessité l'élaboration d'une nouvelle physique, appelée physique quantique. En décembre 1900, Max Planck propose de décrire la matière chauffée comme un ensemble d'oscillateurs vibrants dont les échanges d'énergie...
Crédits : Encyclopædia Universalis France