ATOME
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Historique
Les origines philosophiques de la notion d'atome
La notion d'atome a été formulée pour la première fois par les philosophes de la Grèce ancienne. On l'attribue à Empédocle, Démocrite, Leucippe, puis Épicure. Leurs conceptions d'une structure atomique de la matière ne procédaient pas d'observations ni d'expériences scientifiques au sens actuel, mais d'intuitions. Leur représentation de l'univers physique était fondée sur l'hypothèse que les corps sont constitués de particules très légères, invisibles et indivisibles. Cette doctrine a été diffusée au ier siècle avant J.-C. par Lucrèce, dans son De natura rerum. Il y déclare : « Les corps, ce sont d'une part les principes simples des choses, les atomes, et d'autre part les composés, formés par ces éléments premiers. Pour ceux-ci, il n'est aucune force qui puisse les détruire ; à toute atteinte leur solidité résiste... Au reste, si l'on n'admet pas dans la nature un dernier terme de petitesse, les corps les plus petits seront composés d'une infinité de parties, puisque chaque moitié aura toujours une moitié et cela à l'infini. Quelle différence y aurait-il alors entre l'univers même et le plus petit corps ? On n'en pourrait point établir ; car si infiniment étendu qu'on suppose l'univers, les corps les plus petits seraient eux aussi composés d'une infinité de parties. La droite raison se révolte contre cette conséquence et n'admet pas que l'esprit y adhère ; aussi faut-il t'avouer vaincu et reconnaître qu'il existe des particules irréductibles à toute division et qui vont jusqu'au dernier degré de la petitesse ; et, puisqu'elles existent, tu dois reconnaître aussi qu'elles sont solides et éternelles. »
Atome et chimie
Ce n'est que deux mille ans après ces énoncés qu'une théorie atomique fut scientifiquement formulée. La théorie atomique moderne est née des effort [...]
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Écrit par :
- José LEITE LOPES : professeur de physique nucléaire, université Louis-Pasteur, directeur du groupe physique théorique et hautes énergies du Centre de recherche nucléaire de Strasbourg
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DESCRIPTION DE L'ATOME
Ernest Rutherford (1871-1937) propose en 1911 un modèle planétaire de l'atome. L'interprétation des résultats expérimentaux obtenus par ses collaborateurs Hans Geiger et Ernest Marsden sur la déviation violente des rayons α une mince feuille d'or lui permet de comprendre q […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/description-de-l-atome/#i_3039
AGRÉGATS, physico-chimie
Dans le chapitre « Agrégats atomiques et moléculaires » : […] En laboratoire, les agrégats sont produits de diverses manières : condensation d'un gaz par détente, impact d'ions ou d'un faisceau laser sur une surface, évaporation thermique. Ensuite, ils peuvent être déposés sur un support, mais le plus souvent ils sont entraînés par un flux gazeux (ou accélérés, s'ils sont chargés) et dirigés vers une enceinte où on les étudie « en vol ». Parmi les nombreuses […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/agregats-physico-chimie/#i_3039
ALLIAGES
Dans le chapitre « Modélisation des alliages » : […] Le problème permanent des métallurgistes est l'impossibilité, encore quasi totale, de prévoir théoriquement et économiquement un diagramme d'équilibres de phases. Les diagrammes connus ont tous été établis d'abord expérimentalement, en mettant les composants en contact et en suivant leur évolution au moyen de techniques diverses. L'exemple de la figure , dans laquelle les pointillés traduisent l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alliages/#i_3039
BOHR ATOME DE
Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine , est titré « Sur la constitution des atomes et des molécules ». Bohr prend pour point […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-de-bohr/#i_3039
ATOME HABILLÉ
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 h ν est égale à la différence d'énergie E 2 — E 1 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-habille/#i_3039
ATOMIQUE PHYSIQUE
Dans le chapitre « La nouvelle physique atomique » : […] Depuis le début du xx e siècle, la physique quantique n'a cessé de surprendre, d'intriguer et d'émerveiller. Elle permet, entre autres, de réconcilier les descriptions ondulatoires et corpusculaires, irréductiblement contradictoires en physique classique. Depuis le début du xxi e siècle, les ph […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_3039
ATOMIQUE THÉORIE
Dans le chapitre « Les conjectures de Dalton » : […] La première conjecture, riche d'une longue tradition, remontant aux philosophes de l'Antiquité, tels qu'Épicure ou Lucrèce, pose la matière comme faite d'atomes. La deuxième conjecture est l'indiscernabilité de ces corpuscules. Les atomes d'un même élément sont tous identiques, mais les éléments se distinguent les uns des autres par des atomes différents. Les atomes de fer, par exemple, diffèrent […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-atomique/#i_3039
ATOMISME
Deux mille ans avant la naissance de la théorie atomique moderne, des penseurs grecs ont forgé la notion d'atome pour désigner les éléments premiers, insécables et indestructibles dont se compose toute réalité. La tradition voit dans Leucippe l'ancêtre mythique d'une philosophie qui, au v e siècle avant J.-C., tente de concilier l'être un et i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atomisme/#i_3039
BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES
Dans un atome isolé, les électrons se répartissent, en obéissant au principe de Pauli, entre des niveaux d'énergie bien déterminés, pratiquement sans largeur. Quand on rapproche par la pensée N atomes (avec N ∼ 10 23 ) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre les atomes, on est en droit de dire que chaque n […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-bandes-d-energie/#i_3039
BASES DE LA THÉORIE ATOMIQUE
Le physicien et chimiste anglais John Dalton (1766-1844) expose en 1808 l'hypothèse atomique dans son ouvrage A New System of Chemical Philosophy . Il y écrit que « du rapport des poids dans la masse du composé, on peut déduire les poids relatifs des particules ultimes, ou atomes, des corps, et avec cette donnée, le poids et le nombre de ces atomes vont se montrer dans d'autr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bases-de-la-theorie-atomique/#i_3039
BOHR NIELS (1885-1962)
Dans le chapitre « Théorie de la constitution des atomes » : […] La découverte des électrons, particules environ 2 000 fois plus légères que l'atome d'hydrogène et portant toutes la même quantité de charge électrique négative, avait conduit les physiciens, dès le début de ce siècle, à concevoir l'atome comme un système complexe, formé d'une distribution de masse et de charge positive et d'un certain nombre d'électrons liés à cette masse par l'attraction électr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/niels-bohr/#i_3039
BOROPHÈNE
Le borophène est une feuille de bore dont l’épaisseur est celle d’un seul atome. Comme le graphène à base de carbone, sa structure bidimensionnelle en fait un matériau de choix pour de futures applications tirant parti de ses remarquables propriétés électroniques. Mais, contrairement au graphène qu’on peut extraire d’un échantillon de graphite naturel, il est introuvable sous forme naturelle. Pré […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/borophene/#i_3039
BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE
Dans le chapitre « La recherche de la condensation de Bose-Einstein » : […] Plusieurs équipes scientifiques avaient entrepris une recherche de longue haleine pour mettre en évidence cette condensation dans des conditions proches de celles d'un gaz parfait. Pionniers dans cette véritable quête du Graal, Dan Kleppner et ses collaborateurs au M.I.T. avaient choisi l'hydrogène comme particule à condenser. En effet, les atomes d'hydrogène soigneusement préparés, avec leurs sp […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_3039
CHIMIE - Histoire
Dans le chapitre « La stœchiométrie » : […] Le rôle de Lavoisier ne s'est pas limité à donner une nouvelle vision de l'ordre matériel, il a donné en même temps un nouveau style au travail du chimiste qui désormais introduit le quantitatif dans le qualitatif. À vrai dire, c'est à la clarté prestigieuse des exposés qu'il faut imputer l'illustration de cette nouvelle exigence qui s'annonçait déjà : l'attestent notamment les travaux de Kirwan e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-histoire/#i_3039
CHU STEVEN (1948- )
Le physicien américain Steven Chu est né le 28 février 1948 à Saint Louis (Missouri). Après des études à l'université de Rochester, puis à l'université de Californie à Berkeley, il soutient sa thèse de doctorat en 1976 sur l'observation de la violation de la parité dans les transitions atomiques, une des preuves expérimentales de la théorie unifiant les interactions électromagnétiques et faibles. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/steven-chu/#i_3039
COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )
Prix Nobel de physique 1997, professeur au Collège de France où il occupe la chaire de physique atomique et moléculaire de 1973 à 2004 après avoir exercé à la faculté des sciences de Paris, mais aussi membre de l'Académie des sciences (1981) et médaille d'or du C.N.R.S. (1996), Claude Cohen-Tannoudji épouse avec évidence sa double vocation de chercheur et d'enseignant. Son nom est associé au déve […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/claude-cohen-tannoudji/#i_3039
CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique
Dans le chapitre « L'hypothèse atomique » : […] Si l'on s'intéresse maintenant, non plus aux propriétés des choses, mais à leur nature même, les apparences sensibles nous contraignent, dirait-on, à accepter d'emblée la dualité du continu et du discontinu. Comment percevoir le monde autrement que formé d'objets séparés et individualisés : les cailloux du chemin, les grains de blé, les étoiles du ciel, faits chacun d'une substance étendue et cont […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/continuite-et-discontinuite-physique/#i_3039
COPENHAGUE ÉCOLE DE
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- […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ecole-de-copenhague/#i_3039
CORNELL ERIC A. (1961- )
Physicien américain, co-lauréat avec Carl Wieman et Wolfgang Ketterle du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du premier condensat de Bose-Einstein. Né le 19 décembre 1961 à Palo Alto (Californie), Eric A. Cornell est le fils d'un professeur de génie civil au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) de Cambridge (États-Unis). Après avoir commencé ses études supérieures en physique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eric-a-cornell/#i_3039
CRISTAUX
Dans le chapitre « Les principales structures cristallines » : […] La matière solide d'origine naturelle, aux propriétés chimiques pourtant très variées, apparaît presque toujours sous une forme cristalline à une échelle suffisamment petite. L'organisation cristalline est en effet souvent celle qui réduit au minimum l'énergie d'interaction entre les atomes d'un corps solide, d'où sa stabilité et sa pérennité. Selon les matériaux, les interactions entre les atome […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cristaux/#i_3039
DE LA RADIOACTIVITÉ À LA FISSION DE L'ATOME - (repères chronologiques)
1896 Après la découverte des rayons X par le physicien allemand Wilhelm C. Röntgen en 1895, de nombreux savants recherchent des sources naturelles de rayons X. Le physicien français Henri Becquerel découvre fortuitement que des sels d'uranium émettent des rayons nouveaux, qu'il appelle « uraniques ». 1897 Joseph J. Thomson et divers savants b […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/de-la-radioactivite-a-la-fission-de-l-atome-reperes-chronologiques/#i_3039
DESCRIPTION ET EXPLICATION
Dans le chapitre « L'explication spatiale » : […] On regardait autrefois l' espace comme le nombre pris sous le rapport de l' étendue. La géométrie, disait-on, s'applique à des relations de position qui, traduites en termes numériques à l'aide d'un dictionnaire de coordonnées, deviennent quantitatives. L'explication spatiale aurait donc un caractère quantitatif et, comme la quantité se prête à la réduction à l'unité, tandis que la qualité intro […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/description-et-explication/#i_3039
ÉCLAIRAGE DOMESTIQUE
Dans le chapitre « Les lampes halogènes » : […] Mises au point en 1959 par Edward G. Zubler et Frederick Mosby, les lampes halogènes sont une amélioration des lampes à incandescence ordinaires. Elles fonctionnent donc selon le même principe : un filament émet de la lumière lorsqu’il est traversé par un courant électrique qui le chauffe . Contrairement à la lampe à incandescence classique, qui ne contient qu’un gaz inerte pour protéger le filame […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eclairage-domestique/#i_3039
EFIMOV VITALY (1938- )
Physicien russe, Vitaly N. Efimov est né en 1938 à Leningrad (aujourd’hui Saint-Pétersbourg). Après sa thèse soutenue en 1966 à l’institut physico-technique Ioffe de cette ville, Efimov a publié en décembre 1970 un court article de deux pages intitulé « Niveaux d’énergie dus aux forces résonantes à deux corps dans un système à trois corps » dans la revue européenne Physics […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vitaly-efimov/#i_3039
ÉTAT, physique atomique et nucléaire
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 dégénérescence. Dans le formalisme matric […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-physique-atomique-et-nucleaire/#i_3039
EUROPEAN XFEL (laser européen à électrons libres et à rayons X)
Le laser européen à électrons libres et à rayons X de quatrième génération, construit à Hambourg en Allemagne, a été inauguré le 1 er septembre 2017 après une mise en service préliminaire en mai 2017. Cet accélérateur linéaire est à ce jour la source de rayons X monochromatiques la plus intense du monde, capable de produire environ deux cents fois plus de flashes de ray […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/european-xfel/#i_3039
FORCES D'OSCILLATEUR
Nombre d'oscillateurs classiques ayant la même absorption qu'un atome réel dans un certain état. Avant la théorie atomique de Bohr, les physiciens assimilèrent les atomes à des oscillateurs harmoniques. Cette théorie des oscillateurs, due à Lorentz, permet de traiter de façon complète l'interaction entre le rayonnement et les atomes. On trouve ainsi le coefficient d'absorption d'énergie d'un oscil […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forces-d-oscillateur/#i_3039
FROID, physique
Dans le chapitre « Quelques applications du froid » : […] Le passage des performances de laboratoire à des dispositifs industriels fiables et d'emploi aisé a réclamé des efforts importants de développement. Peu spectaculaire, le froid est aujourd'hui omniprésent dans notre vie quotidienne, de la fabrication des poudres à laver à la production de plantes aromatiques broyées. L'utilisation la plus répandue de la production de froid est la conservation des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/froid-physique/#i_3039
HANLE EFFET
Phénomène de dépolarisation de la lumière de résonance d'une vapeur atomique, sous l'action d'un faible champ magnétique. Il a été observé et caractérisé par le physicien allemand W. Hanle en 1924. On sait que le phénomène de résonance optique consiste à irradier les atomes d'une vapeur avec la lumière émise par une lampe contenant les mêmes atomes : les atomes de la vapeur absorbent la lumière de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-hanle/#i_3039
HAROCHE SERGE (1944- )
Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji. Il est nommé professeur à l'université Pierre-et-Marie-Curie en 1975. Il occupe la chaire de physique quantiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/serge-haroche/#i_3039
HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)
Dans le chapitre « Problèmes atomiques et nucléaires » : […] Dès que la mécanique quantique fut consolidée, et surtout dès qu'elle eut absorbé l'aspect « ondulatoire » mis en évidence par Louis de Broglie et développé par Erwin Schrödinger, il était naturel qu'elle s'attaquât aux problèmes qui dépassaient la portée des méthodes antérieures. Parmi ceux-ci s'offrait tout d'abord celui de l'atome d'hélium, atome composé de deux électrons liés au noyau. Les ét […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/werner-karl-heisenberg/#i_3039
HYDROGÉNOÏDES
Ions positifs qui possèdent des propriétés analogues à celles de l'hydrogène (un seul électron dans un puits de potentiel simple) : He + , Li ++ , Be +++ , etc. Pour ces ions pourvus d'un seul électron, l'équation de Schrödinger peut être résolue exactement et l'énergie du niveau de nombre quantique principal […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrogenoides/#i_3039
INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme
Dans le chapitre « Électricité » : […] Certains corps ou objets, dans certaines situations, acquièrent une charge électrique. Elle leur est conférée par apport ou retrait d'électrons. Depuis la découverte de l'électron par J. J. Thomson en 1897, on ne connaît toujours pas la nature physique de la charge, qui accompagne toutes les particules atomiques et subatomiques. On constate l'existence de deux espèces de charges, que l'on qualif […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-electromagnetisme/#i_3039
KASTLER ALFRED (1902-1984)
Physicien français, né le 3 mai 1902 à Guebwiller (alors en Allemagne) et mort à Bandol le 7 janvier 1984. Professeur à l'université de Paris et à l'École normale supérieure, Alfred Kastler a obtenu le prix Nobel de physique en 1966 pour « la découverte et le développement de méthodes optiques dans l'étude des résonances hertziennes des atomes ». La plus connue de ces méthodes porte le nom imagé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/alfred-kastler/#i_3039
KETTERLE WOLFGANG (1957- )
Physicien allemand, colauréat avec Eric Cornell et Carl Wieman du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 21 octobre 1957 à Heidelberg, Wolfgang Ketterle a effectué ses études supérieures à l'université de Heidelberg puis à l'université technique de Munich. Il fait ses premières recherches sur l'analyse expérimentale des semiconducteurs par spectroscopi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-ketterle/#i_3039
LANGMUIR IRVING (1881-1957)
Chimiste et physicien américain né à Brooklyn (New York) et mort à Falmouth (Massachusetts). Après des études de métallurgie à l'université Columbia, Irving Langmuir prépare sa thèse sous la direction de Walther Nernst à Göttingen. Rentré aux États-Unis, il y dirige des recherches pour le compte de la General Electric (Schenectady, N.Y.) de 1909 à 1950. Ses travaux sur les films moléculaires à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/irving-langmuir/#i_3039
LASERS
Dans le chapitre « Émission stimulée et amplification de lumière » : […] Le laser met en œuvre l'« émission stimulée » de rayonnement, phénomène prédit par Albert Einstein, dès 1917, pour expliquer l'émission spectrale des corps (cf. encadré Histoire de la technique Laser). On sait que les atomes, qui constituent la matière, sont formés d'un noyau et d'électrons. Ces derniers, en mouvement autour du noyau, ne peuvent occuper que des orbites bien déterminées, caracté […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers/#i_3039
LIAISONS CHIMIQUES - Liaison et classification
Dans le chapitre « Structures des atomes » : […] On sait, depuis les expériences de E. Rutherford (1909), qu'un atome est constitué par des électrons de charge négative (− e ) gravitant autour d'un noyau de charge positive, multiple de celle de l'électron (+ Ze ) et de masse très supérieure, de sorte que, pratiquement, le problème se ramène au mouvement des seuls électrons autour de la charge nucléai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/liaisons-chimiques-liaison-et-classification/#i_3039
LUMIÈRE
Dans le chapitre « Interaction lumière-matière » : […] Il est aisé de comprendre au premier degré par quel procédé un objet – rouge par exemple – nous apparaît d'une certaine couleur. Éclairée par de la lumière dite blanche (comme celle du soleil ou d'une ampoule), il ne renvoie vers notre œil qu'une partie du rayonnement incident – les composantes rouges de la lumière. Les autres composantes sont absorbées ou diffusées dans d'autres directions (un o […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_3039
LUMINESCENCE
Dans le chapitre « Atomes et molécules isolés » : […] Selon les lois de la mécanique quantique, les atomes isolés, ou assemblés en molécules, puis en solides, possèdent des niveaux d’énergie. Pour comprendre les phénomènes de luminescence, il faut essentiellement considérer les niveaux d’énergies associés aux états électroniques. Dans le cas d’un atome isolé , intéressons-nous à ses trois premiers niveaux électroniques, d’énergie E […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/luminescence/#i_3039
MAGNÉTISME
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 ℏ J du moment cinétique orbital ℏ L des électrons, provenant de leur mouvement autour du noyau, et de leur moment cinétique de spin ℏ S , provenant de leur rotation sur eux-mêmes : […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetisme/#i_3039
MASER
Dans le chapitre « Principes physiques » : […] D'après les théories de Niels Bohr, un atome peut effectuer une transition entre deux niveaux d'énergie discrets E 1 et E 2 (E 2 > E 1 ), à condition que la loi de conservation de l'énergie E 2 − E 1 = h ν soit vérifiée, h étant la constante de Planck et ν la fréquence du rayonnement émis ou absorbé. Le bilan des échanges de population entre le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/maser/#i_3039
MATIÈRE
Dans le chapitre « L'idéalisation de l'espace cristallin ; un détour heuristique vers les structures moléculaires » : […] De longue date, la distinction et l'identification des minéraux se faisait d'après leurs attributs organoleptiques ; le repérage de formes caractéristiques n'était que l'un des arguments d'une diagnose mal assurée dans la hiérarchie des critères. Cependant, à la fin du xviii e siècle, sur la voie de la reconnaissance d'espèces minérales (et non p […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere/#i_3039
MATIÈRE (physique) - Vue d'ensemble
L e mot « matière » cache sous sa généralité abstraite une origine concrète fort éclairante. En latin archaïque, materia appartient à la langue rustique et désigne la substance dont est fait le tronc de l'arbre, en tant qu'elle est productrice (de branches, de feuilles). L'élargissement successif des sens du mot, d'abord dans la langue commune, à des matériaux variés, puis, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-vue-d-ensemble/#i_3039
MATIÈRE (physique) - État solide
La matière se présente principalement sous trois états simples : gazeux, liquide et solide . Ce qui distingue l'état solide des deux autres états est l'incapacité d'une masse solide à épouser la forme du récipient dans lequel on la place ; en revanche, un gaz s'empresse d'envahir tout le volume qu'on lui offre et un liquide prend la forme de la partie du récipient qui le contient. Ce qui caractér […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-solide/#i_3039
MATIÈRE (physique) - État gazeux
L'état sous lequel se présente la matière, solide, liquide ou gazeux, dépend des conditions de température et de pression. Suivant l'usage généralement admis, on désigne par gaz tout corps existant dans cet état dans les conditions normales de température et de pression (P 0 = 1 atm, T 0 = 0 0 C), et par vapeur la phase gazeuse d'un corps solide ou liquide dans les même […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/#i_3039
MICROSCOPIE
Dans le chapitre « Pointes et microscopies d'émission » : […] La pointe sonde est un élément essentiel du microscope à effet tunnel, et l'expérience des microscopies d'émission a servi à en maîtriser la préparation et à comprendre ses propriétés. Les microscopies d'émission sont de remarquables applications du pouvoir des pointes métalliques à concentrer les lignes de champ électrique à leur extrémité (apex) et à révéler de fortes variations locales du cham […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microscopie/#i_3039
MOLÉCULAIRES JETS & FAISCEAUX
Dans le chapitre « Jets et faisceaux moléculaires supersoniques (de 0,01 à 40 électronvolts) » : […] Dans une analyse théorique de 1951, A. Kantrowitz et J. Grey ont suggéré de remplacer l'effusion thermique par une extraction de jet supersonique libre . Un tel jet est formé dans une enceinte sous vide reliée à un réservoir de gaz ou de vapeur à haute pression (par exemple de 1 à 200 bar) à travers une microtuyère généralement cylindrique. Son diamètre D est par exemple de 0,1 mm mais toujours […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jets-et-faisceaux-moleculaires/#i_3039
MOLÉCULE
Dans le chapitre « Des noyaux aux molécules » : […] D'une façon générale, on notera (p Z n N ) + Z un noyau résultant de l'union de Z protons (p) et de N neutrons (n). Sa charge est donc + Z (en unité e ), le neutron étant neutre. Si, en premiè […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/molecule/#i_3039
NEUTRON
Dans le chapitre « Découverte du neutron » : […] L'histoire de sa découverte débute en 1911, lorsqu'Ernest Rutherford montre que la quasi totalité de la masse de l'atome est concentrée dans un volume très faible au centre de celui-ci. Une révolution est en route : l'atome vient de perdre son statut de particule insécable, et l'idée de noyau atomique vient de naître. Dans les années suivant la découverte du noyau, les physiciens considèrent celu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neutron/#i_3039
NUCLÉAIRE (notions de base)
Dans le chapitre « Au cœur de la matière » : […] Un atome est constitué d’un noyau extrêmement dense de charge électrique positive, entouré d’un cortège d’électrons chargés négativement. Le noyau concentre presque toute la masse de l’atome ; quant au nuage d’électrons, il s’étend à une distance cent mille fois plus grande que la taille du noyau. Le volume de l’atome est donc essentiellement constitué de vide. Les nucléons qui composent les noya […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire/#i_3039
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique
La découverte d'un noyau minuscule au centre de l' atome date du début du siècle (Rutherford, 1911), mais c'est celle du neutron (Chadwick, 1932) qui lança la physique nucléaire sur ses bases actuelles. Depuis lors, en effet, on admet qu'un noyau de numéro atomique Z et de nombre de masse A comporte Z protons et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/#i_3039
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes
Le noyau est la partie centrale de l'atome autour de laquelle se déplacent les électrons. Le noyau est constitué de Z protons (chargés positivement) et de N neutrons (neutres électriquement). La masse atomique A du noyau est égale à la somme de N et de Z . Le nombre Z caractérise l'él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-isotopes/#i_3039
OPTIQUE - Optique cohérente
Dans le chapitre « Émission de la lumière » : […] Nous pouvons donner la définition suivante de la cohérence : « Deux ondes lumineuses sont dites mutuellement cohérentes si elles donnent naissance à une figure d' interférences assez stable pour être détectée. » Par extension, nous parlons d'un faisceau de lumière cohérente, s'il est séparable en deux ondes mutuellement cohérentes. À l'opposé, deux ondes qui ne peuvent pas donner naissance à des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-coherente/#i_3039
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux
Dans le chapitre « Essai de définition de la particule élémentaire » : […] Nous n'avons encore jamais été déçus dans notre recherche d'unité et de simplicité, étudiant la structure de la matière avec une résolution de plus en plus poussée. Les objets macroscopiques sont constitués d'un emboîtement de structures de plus en plus simples et moins diversifiées qui se dévoilent à tour de rôle, quand le pouvoir séparateur de l'appareil de mesure (en l'occurrence les accélérate […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_3039
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons
Dans le chapitre « Bosons « quasi particulaires » » : […] Signalons pour terminer l'importance des bosons comme quasi-particules décrivant le comportement collectif des atomes d'un solide. Les phonons représentent les vibrations collectives d'un ensemble d'atomes en interactions, lorsqu'on passe d'une description classique à une description quantique de ce phénomène. Lorsqu'on voit le solide comme un continuum élastique, on décrit son mouvement comme un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_3039
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions
Dans le chapitre « Le spin de l'électron » : […] Avant que l'expérience de Davisson et Germer ne vînt prouver la réalité de la diffraction de l'électron, une autre propriété allait lui être attribuée : un moment angulaire intrinsèque appelé spin, qui signifie ici tourner sur soi-même. La découverte du spin trouve sa source une fois encore dans l'étude des spectres d'émission des atomes, et même dans l'étude de l'effet Zeeman. Dès 1898, grâce à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_3039
PERRIN JEAN (1870-1942)
Né le 30 septembre 1870 à Lille, Jean Perrin était le fils d'un capitaine d'infanterie d'origine modeste qui mourut prématurément en 1880. Après des études à Lyon et au lycée Janson-de-Sailly à Paris, il entra à l'École normale supérieure en 1891. Il y devint préparateur et se lia avec Paul Langevin, avec qui il réalisa en 1895 une expérience historique prouvant la nature corpusculaire des rayons […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jean-perrin/#i_3039
PHILLIPS WILLIAM D. (1948- )
Né le 5 novembre 1948 à Wilkes-Barre (Pennsylvanie, États-Unis), le physicien William D. Phillips est issu d'une famille modeste du pays minier de Pennsylvanie. Après des études universitaires dans un établissement local, le Juniata College, il poursuit ses études doctorales au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) et y travaille avec Dan Klepner sur la physique du maser à hydrogène. Il y […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/william-d-phillips/#i_3039
PHONON
Les phonons, ou vibrations collectives d'un ensemble d'atomes en interactions, représentent un des aspects les plus importants de la physique des solides. Ils interviennent dans des propriétés aussi diverses que la propagation d'ondes sonores, la chaleur spécifique, la conductivité thermique et électrique, la supraconductivité, la ferro-électricité. On peut comprendre l'existence de telles vibrat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/#i_3039
PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes
Dans le chapitre « XVIIIe et XIXe siècles » : […] La fin du xviii e siècle et le début du xix e sont marqués par l'essor de la chimie. La découverte essentielle est celle des éléments chimiques, en nombre défini, qui engendrent, en se combinant selon des proportions bien déterminées, tous les constituants de la matière. L […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-les-fondements-et-les-methodes/#i_3039
POMPAGE OPTIQUE
Le pompage optique est un procédé qui permet de changer d'une manière appréciable les valeurs des populations des états quantifiés des atomes, des molécules et des ions (on désigne par le mot « population » le nombre d'atomes dans un état quantique donné). On peut ainsi créer une distribution de population très différente de la distribution d'équilibre thermique et maintenir un état permanent de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pompage-optique/#i_3039
PROTON
La matière est constituée d'atomes (dont la dimension est de l'ordre de 10 —10 mètre), eux-mêmes formés par un noyau (dont la dimension est de l'ordre de 10 —15 mètre, soit 1 femtomètre [fm]) autour duquel gravitent des électrons. Le proton est une particule de charge électrique positive, numériquement égale à celle de l'électron, mais de masse […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/proton/#i_3039
QUANTIQUE PHYSIQUE
Dans le chapitre « Effets quantiques microscopiques » : […] Pour éviter toute confusion, on peut rappeler le vocabulaire : les plus petits constituants de la matière sont les particules élémentaires (photons, électrons, quarks, gluons, etc.). Les protons et neutrons (états liés de quarks et de gluons) s'assemblent pour former les noyaux d'atomes. Entourés d'électrons, ces noyaux forment des atomes, lesquels s'assemblent en molécules . […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/#i_3039
QUASI-CRISTAUX
Le terme quasi-cristal désigne un état particulier de la matière condensée découvert de façon fortuite, en 1984, dans un alliage métallique d'aluminium et de manganèse par D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias et J. Cahn. L' originalité de cet état tient à sa structure atomique, c'est-à-dire à un arrangement particulier des atomes dans l'espace. En effet, les premières observations, réalisées en micr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/quasi-cristaux/#i_3039
RABI ISIDOR ISAAC (1898-1988)
Physicien américain né à Rymanów en Galicie, Isidor Rabi fait ses études à l'université Columbia. En 1928, il travaille en Allemagne dans le laboratoire d'Otto Stern, où il commence ses études sur les jets atomiques. Professeur à l'université Columbia en 1937, il utilise la méthode de résonance magnétique sur les faisceaux moléculaires pour faire de la spectroscopie des radiofréquences. Ces observ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isidor-isaac-rabi/#i_3039
RADIOACTIVITÉ
La radioactivité désigne un vaste ensemble de phénomènes physiques, dont le dénominateur commun consiste en une modification du noyau atomique des éléments. Il existe dans la nature une centaine de type d'atomes. Ils ont été regroupés par Mendeleïev en 1869 sur un tableau montrant les analogies chimiques. Un atome (dimension environ 10 —10 m) est lui-même constitué d'un n […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioactivite/#i_3039
RUTHERFORD ERNEST lord (1871-1937)
Physicien anglais, lauréat du prix Nobel de chimie en 1908, dont les recherches sur les rayonnements et la structure atomique ont ouvert la voie aux développements ultérieurs de la physique nucléaire du xx e siècle. Né à Nelson (Nouvelle-Zélande), il y effectue ses études secondaires ; boursier de l'université de Nouvelle-Zélande à Wellington, où […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ernest-rutherford/#i_3039
SCHWARZSCHILD KARL (1873-1916)
Astronome allemand, né à Francfort-sur-le-Main, K. Schwarzschild se distingue, à l'âge de seize ans, par un article sur la théorie des orbes célestes et il fait ses études à Munich auprès de Hugo von Seeliger. En 1901, il est professeur et directeur de l'observatoire de Göttingen, poste qu'il quitte en 1909 pour prendre la direction de l'observatoire d'astrophysique de Potsdam. Schwarzschild est l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/karl-schwarzschild/#i_3039
SÉRIES, spectroscopie
Dans le spectre d'émission d'un atome, on peut trouver des raies dont les nombres d'ondes (inverse des longueurs d'onde, o = 1/λ) sont exprimés par une relation du type :σ = R(1/ n 2 — 1/ m 2 ), dans laquelle R est une constante, dite de Rydberg, dont la valeur dépend de l'élément étudié (pour l'hydrogè […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/series-spectroscopie/#i_3039
SOMMERFELD ARNOLD (1868-1951)
Physicien et mathématicien allemand, né à Königsberg et mort à Munich. Après des études de mathématiques et de sciences à l'université de Königsberg, Arnold Sommerfeld devint assistant à l'université de Göttingen et enseigna les mathématiques à Clausthal (1897) et à Aix-la-Chapelle (1900). En 1897, il avait entrepris avec Felix Klein la rédaction, qui devait durer treize ans, d'un ouvrage en quatr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/arnold-sommerfeld/#i_3039
SPECTROMÉTRIE DE MASSE
La spectrométrie de masse est une technique d'analyse de la matière en fonction de la masse de ses constituants : particules subatomiques, atomes, molécules, macromolécules biologiques ou non, agrégats, etc. Elle offre trois fonctions principales : la séparation des constituants atomiques ou moléculaires, la mesure de leur abondance relative et la mesure précise des masses atomiques ou moléculair […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectrometrie-de-masse/#i_3039
SPECTROSCOPIE
Dans le chapitre « Spectroscopie atomique » : […] Les spectres des atomes ont pu être compris dans le cadre de la physique atomique qui, se fondant sur la mécanique quantique, décrit les niveaux d'énergie occupés par les électrons du cortège électronique. Une raie d'émission correspond à la transition d'un électron d'un niveau vers un autre niveau de moindre énergie, l'énergie excédentaire étant évacuée par le photon émis sous forme d'énergie él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_3039
STARK EFFET
Sous l'action d'un champ électrique, les niveaux d'énergie d'un atome sont perturbés et, par conséquent, les raies émises par cet atome sont modifiées. Elles sont décomposées en plusieurs composantes dont le centre de gravité peut être déplacé par rapport à la raie initiale. Cet effet, analogue à l'effet Zeeman, est beaucoup plus difficile à observer, car une source lumineuse est le plus souvent c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-stark/#i_3039
SUPERFLUIDITÉ
Dans le chapitre « Principales étapes de la superfluidité » : […] L'existence de la superfluidité a été simultanément découverte en décembre 1937 par deux équipes de chercheurs qui étudiaient l'hélium liquide à très basse température, en dessous de 2,2 kelvins (2,2 K = – 271 0 C ; 0 K = – 273,15 0 C) : celle de John F. Allen à Cambridge (Royaume-Uni) et celle de Piotr L. Kapitsa à Moscou (URSS) [Balibar, 2007]. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/superfluidite/#i_3039
SURFACE PHÉNOMÈNES DE
Dans le chapitre « Interaction avec les atomes » : […] Lorsqu'un atome de gaz rare (ou une molécule neutre) s'approche de la surface d'un solide, il subit une attraction qui résulte des forces de dispersion, ou forces de Van der Waals. Pour un solide semi-infini comportant une surface plane, l'interaction atome-surface à la distance z de la surface s'écrit (pour une distance z supérieure au diamètre de l'a […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phenomenes-de-surface/#i_3039
TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
La classification périodique des éléments organise tous les éléments chimiques dans un tableau composé de dix-huit colonnes (ou groupes) et de sept lignes (ou périodes). Ils sont classés d’une part par numéro atomique (Z) croissant : un nombre entier, compris entre 1 et 118, qui indique le nombre de protons que compte chaque atome de l’élément et qui correspond également au nombre de ses électro […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tableau-periodique-des-elements/#i_3039
TRANSISTOR À ATOME UNIQUE
Dans la course aux composants électroniques de plus en plus miniaturisés, la performance d'une équipe de physiciens australiens marque une étape qu'il sera difficile de dépasser. En effet, Michele Simmons et ses collaborateurs de l'université de Nouvelle-Galles du Sud à Sidney (Australie) viennent de réaliser le premier transistor à effet de champ constitué par un unique atome. Lors de leurs trav […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/transistor-a-atome-unique/#i_3039
TRANSITION ORDRE-DÉSORDRE
Dans un gaz idéal, les atomes (ou les molécules) sont distribués parfaitement au hasard les uns par rapport aux autres : c'est un modèle de désordre géométrique parfait. Dans un cristal idéal, l'arrangement des atomes donne, au contraire, l'image de l'ordre parfait. Entre ces deux perfections, dans le désordre et dans l'ordre, l'observation des états naturels de la matière conduit à l'analyse des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/transition-ordre-desordre/#i_3039
ULTRAVIOLET
Dans le chapitre « Nature des phénomènes » : […] Les interactions rayonnement-matière mettent en jeu des mécanismes très variés, particulièrement dans l'ultraviolet lointain (λ < 200 nm), et la spectroscopie dans ce domaine constitue une source d'informations détaillées sur les propriétés de la matière dans ses états excités, dont quelques exemples sont donnés ci-dessous. Pour les atomes , l'ultraviolet lointain est la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ultraviolet/#i_3039
UNIVERS
Dans le chapitre « Domaine atomique » : […] Les atomes (et les ions) sont des entités qui ne sont guère plus massives que les noyaux qu'ils contiennent : la masse des électrons qui gravitent autour des noyaux est négligeable. En revanche, les orbites électroniques, qui sont régies par l'interaction électromagnétique, s'étendent sur des distances de l'ordre de 10 —12 mètre. La masse volumique des atomes « tombe » do […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/univers/#i_3039
WIEMAN CARL E. (1951- )
Physicien américain, co-lauréat avec Wolfgang Ketterle et Eric Cornell du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 26 mars 1951 à Corvallis (Oregon), petit-fils d'un professeur de théologie à l'université de Chicago, Carl E. Wieman passe la plus grande part de sa jeunesse dans les grandes forêts de l'Oregon où ses parents, après des études universitaires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/carl-e-wieman/#i_3039
ZEEMAN EFFET
Dans le chapitre « Généralités » : […] Pour un atome ou un ion libre (dans la suite de l'article, on utilisera le mot « atome » pour désigner l'une ou l'autre entité), la symétrie géométrique de H 0 comporte, notamment, toutes les rotations autour d'axes passant par le noyau atomique O. Il en résulte qu'en champ magnétique nul chaque niveau propre E i possède un moment cinétique total F de module bien défini F […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-zeeman/#i_3039
Voir aussi
Pour citer l’article
José LEITE LOPES, « ATOME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/
