EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

Contributions à la théorie quantique

Einstein se rendit compte, peu après son travail sur les quanta de lumière, que ces derniers impliquaient une modification fondamentale de la théorie classique du rayonnement et des propriétés atomiques de la matière, c'est-à-dire la mécanique et l'électromagnétisme.

Développant l'idée qu'il existe un lien entre la chaleur spécifique d'un corps et son spectre d'absorption, il fut conduit, dès 1907, à étendre le domaine d'application de l'hypothèse des quanta d'énergie, au-delà des phénomènes du rayonnement, à la constitution même de la matière, en traitant les oscillations des atomes en termes de résonateurs dont l'énergie est quantifiée. Il obtint ainsi le résultat, plus tard vérifié par Nernst, que les chaleurs spécifiques s'annulent au zéro absolu de température. Il mit par ailleurs en évidence, en 1909, en calculant à partir de la formule de Planck la fluctuation de l'énergie du rayonnement, la structure duale de ce dernier, ondulatoire et quantique, ce qui montrait clairement l'insuffisance de la théorie classique.

La quantification des niveaux atomiques par Bohr et Sommerfeld lui fournit l'occasion de proposer, en 1916-1917, une première synthèse semi-classique de la théorie des quanta. À partir de la distribution des états discrets des énergies des atomes, il calcula les probabilités de transitions entre ces états, et déduisit la loi de Planck du rayonnement et la relation des fréquences de Bohr (ε_m − ε_n = hv). Il montra, ce faisant, que le rayonnement d'énergie :

possède une quantité de mouvement :

ce qui établissait le caractère pleinement corpusculaire, mais dont la direction à l'émission était laissée au hasard. Deux traits caractéristiques de la théorie quantique, la dualité onde-corpuscule et l'absence de causalité complète dans les processus, faisaient ainsi leur apparition : la mécanique ondulatoire et la mécanique quantique allaient s'édifier sur eux. Pour Einstein, cependant, ces caractères n'étaient que l'indice de la nécessité d'une théorie radicalement différente, qu'il faudrait édifier sur d'autres bases que les concepts classiques : la théorie actuelle n'était encore qu'un aménagement de la théorie classique pour rendre compte des conditions quantiques.

Il élabora encore, en 1924-1925, sa théorie des gaz monoatomiques soumise à une nouvelle statistique (dite de Bose-Einstein), qu'il relia à la dualité onde-corpuscule, retrouvant la généralisation proposée par de Broglie de la dualité aux éléments de matière. Sa théorie prévoyait la condensation de gaz de particules, première description d'une transition de phase (la transition de phase entre les deux états de l'hélium fut observée en 1928 par London), ainsi que les phénomènes de superfluidité et de supraconductivité. Ces travaux constituèrent le point de départ de la mécanique ondulatoire de Schrödinger.

La suite de cet article est accessible aux abonnés

Des contenus variés, complets et fiables
Accessible sur tous les écrans
Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

Michel PATY : directeur de recherche émérite au CNRS

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

Classification

Pour citer cet article

Michel PATY. EINSTEIN ALBERT (1879-1955) [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

PATY, M.. EINSTEIN ALBERT (1879-1955). Encyclopædia Universalis. (consulté le )

PATY, Michel. « EINSTEIN ALBERT (1879-1955) ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

PATY, Michel. « EINSTEIN ALBERT (1879-1955) ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

Médias

Théorie de la relativité - crédits : Encyclopædia Universalis France — Théorie de la relativité

Encyclopædia Universalis France

Albert Einstein - crédits : AKG-images — Albert Einstein

AKG-images

Albert Einstein - crédits : Encyclopedia Britannica — Albert Einstein

Encyclopedia Britannica

Afficher les 7 médias de l'article EINSTEIN ALBERT (1879-1955)

Autres références

EINSTEIN ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, LES CHEMINS DE L'ESPACE-TEMPS (J. Eisenstaedt)
- Écrit par Bernard PIRE
- 961 mots
Si les principes et les conséquences de la théorie de la relativité restreinte ont été souvent, et parfois de façon excellente, vulgarisés, la complexité mathématique de la théorie d'Einstein de la gravitation – appelée relativité générale – est telle qu'elle n'est appréciée que d'un petit nombre...
THÉORIE DE LA RELATIVITÉ, en bref
- Écrit par Bernard PIRE
- 175 mots
- 1 média
Albert Einstein propose, en 1905, la théorie de la relativité restreinte comme un nouveau cadre pour décrire de façon cohérente les phénomènes physiques mettant en jeu des vitesses proches de celle de la lumière. En imposant l'universalité de la vitesse de la lumière, la relativité restreinte...
ATOME
- Écrit par José LEITE LOPES
- 9 140 mots
- 13 médias
...formulées quelques années auparavant, retenaient l'attention des physiciens : la théorie des quanta de Planck (1901) et la théorie de la relativité d' Einstein (1905). Les travaux de Poincaré, de Lorentz et d'Einstein conduisirent, au début du xx^e siècle, à la découverte d'un énoncé très important,...
ATOMIQUE PHYSIQUE
- Écrit par Philippe BOUYER, Georges LÉVI
- 6 651 mots
- 1 média
...par un rayonnement ultraviolet. Ce phénomène, connu sous le nom d'effet photoélectrique, ne fut expliqué de façon satisfaisante qu'en 1905 par Einstein, qui supposa que le rayonnement électromagnétique était réellement constitué de quanta, les photons, chacun d'eux possédant une énergie...
BIG BANG
- Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
- 2 533 mots
- 4 médias
...qu'un modèle cosmologique, qui représente notre Univers, doit être construit dans le cadre de cette théorie fondamentale et révolutionnaire, énoncée par Albert Einstein en 1915. Ce fut d'ailleurs Einstein lui-même qui fonda cette « cosmologie » relativiste, en proposant dès 1917 le premier modèle relativiste....
BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE
- Écrit par Bernard PIRE
- 1 580 mots
En 1924, Albert Einstein (1879-1955) reçoit un court article intitulé « La loi de Planck et l'hypothèse des quanta de lumière » qu'un jeune enseignant indien de l'université de Dacca (Bangladesh), Satyendranath Bose (1894-1974), lui envoie en lui demandant respectueusement ce qu'il en pense. Einstein...
Afficher les 37 références