ÉTAT, physique atomique et nucléaire

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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 matriciel, chaque vecteur propre est associé à une valeur propre.

Sous l'action d'un champ extérieur, magnétique ou électrique, la dégénérescence est levée, c'est-à-dire que chaque état est associé à une énergie différente.

Pour noter un état, on utilise la même notation que pour le niveau, c'est-à-dire une lettre indiquant la valeur du nombre quantique orbital L (S pour L = 0, P pour L = 1, ...), un exposant à gauche donnant la valeur de 2 S + 1 (S nombre quantique de spin), un indice pour la valeur de j (j = L + S), auquel on ajoute un exposant à droite qui donne la valeur de mj, projection de j sur un axe (— j < mj < j).

La description d'un atome par son état est généralement trop fine pour les besoins de la spectroscopie, aussi se contente-t-on de qualifier l'atome par le niveau.

—  Pierre MOYEN

Écrit par :

Classification


Autres références

«  ÉTAT, physique atomique et nucléaire  » est également traité dans :

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
  •  • 9 238 mots
  •  • 15 médias

Dans le chapitre « Atome et spectroscopie »  : […] L'étude des spectres des éléments et des corps composés constitue la source essentielle des informations sur la structure quantique des atomes et des molécules. Cette étude repose sur la détermination de la fréquence des raies spectrales qui correspondent à des transitions entre états quantiques, à quoi s'ajoutent la détermination de l'intensité des raies et la considération des règles de sélect […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_44011

BOHR ATOME DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 370 mots
  •  • 1 média

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_44011

BOHR NIELS (1885-1962)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 126 mots
  •  • 1 média

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_44011

ÉNERGIE - La notion

  • Écrit par 
  • Julien BOK
  •  • 7 639 mots
  •  • 4 médias

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'hypo […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/#i_44011

HANLE EFFET

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 419 mots

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_44011

HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 503 mots
  •  • 2 médias

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_44011

KASTLER ALFRED (1902-1984)

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 733 mots
  •  • 1 média

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_44011

LUMIÈRE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 6 171 mots
  •  • 4 médias

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_44011

LUMINESCENCE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 3 907 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Fluorescence et phosphorescence »  : […] C’est l’absorption d’un photon qui provoque la luminescence. Le terme photoluminescence regroupe les phénomènes de fluorescence et de phosphorescence. Historiquement, les deux phénomènes étaient distingués par leurs échelles de temps apparentes : la fluorescence semblait cesser « instantanément » à la coupure de la lumière d’excitation alors que la phosphorescence perdurait. Le premier matériau […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/luminescence/#i_44011

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 108 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Le modèle en couches »  : […] Le modèle en couches du noyau atomique développé entre 1948 et 1950, en particulier par Johannes Hans Daniel Jensen et Maria Goeppert Mayer (tous deux Prix Nobel de physique 1963), a permis d'expliquer un grand nombre de propriétés structurales du noyau. La remarquable stabilité des noyaux contenant un « nombre magique » (c'est-à-dire 2, 8, 20, 50, 82 ou 106) de protons ou de neutrons suggère que […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/#i_44011

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique

  • Écrit par 
  • Luc VALENTIN
  •  • 10 308 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre «  Modèles collectifs »  : […] En effet, comme bien d'autres systèmes quantiques et en particulier les molécules, les noyaux possèdent non seulement des états individuels mais aussi des états dits collectifs car ils mettent en jeu tous les nucléons dans des mouvements de rotation ou de vibration . Dans les deux cas, il s'agit de noyaux pair-pairs. C'est avec eux que les structures vibrationnelle et rotationnelle des spectres so […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/#i_44011

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 242 mots
  •  • 13 médias

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_44011

POMPAGE OPTIQUE

  • Écrit par 
  • Alfred KASTLER
  •  • 4 286 mots
  •  • 3 médias

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_44011

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Claude de CALAN
  •  • 5 277 mots
  •  • 6 médias

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_44011

RADIOACTIVITÉ

  • Écrit par 
  • Bernard SILVESTRE-BRAC
  •  • 5 422 mots
  •  • 4 médias

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_44011

SPECTROSCOPIE

  • Écrit par 
  • Michel de SAINT SIMON
  •  • 5 066 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre «  Spectroscopie nucléaire »  : […] Le noyau de l'atome est lui-même constitué d'un ensemble de particules : Z protons et N neutrons. Ce système de particules liées entre elles par l'interaction forte constitue un système quantique susceptible d'exister sous plusieurs états d'énergie différente. Comme l'atome, le noyau peut passer spontanément d'un état à un autre de moindre énergie, pa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_44011

Pour citer l’article

Pierre MOYEN, « ÉTAT, physique atomique et nucléaire », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-physique-atomique-et-nucleaire/