HERZBERG GERHARD (1904-1999)

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Physicien canadien d'origine allemande né le 25 décembre 1904 à Hambourg et décédé le 3 mars 1999 à Ottawa. Gerhard Herzberg, grand physicien expérimentateur, a dominé pendant un demi-siècle la physique moléculaire et la spectroscopie optique, science qui détermine la structure interne des molécules et des atomes à partir de la lumière qu'ils émettent ou absorbent. Pendant les années 1920, il a été témoin du développement de la physique quantique et il a fréquenté les acteurs de cette grande époque de la physique. La carrière de Herzberg fut couronnée en 1971 par l'attribution du prix Nobel de chimie « pour ses contributions à la connaissance de la structure électronique et géométrique des molécules, en particulier des radicaux libres ». Les radicaux libres sont des espèces moléculaires éphémères, dont le temps de vie se mesure en millionièmes de seconde, qui apparaissent au cours des réactions chimiques et en conditionnent le déroulement. Si, pendant toute son activité, Gerhard Herzberg est resté fidèle au domaine de la spectroscopie optique atomique et moléculaire, ses travaux ont eu un impact considérable dans d'autres domaines, tels ceux de l'astrophysique ou de la chimie.

De 1924 à 1928, Gerhard Herzberg fait des études de physique à Darmstadt. Après son doctorat, il séjourne à Göttingen (1928-1929) où il travaille dans les instituts dirigés par Max Born et James Franck. Avec Walter Heinrich Heitler, il montre, en s'appuyant sur les alternances d'intensité observées dans le spectre Raman de rotation de N2, que le noyau d'azote ne peut pas contenir des électrons, contrairement à une idée reçue à l'époque. Cette constatation conduira Werner Karl Heisenberg à postuler que les noyaux sont composés uniquement de protons et d'une nouvelle particule élémentaire, le neutron. Après un séjour à Bristol (1929-1930), Herzberg revient en Allemagne et enseigne à Darmstadt (1930-1935). Dans un article célèbre publié avec Edward Teller, il décrit et explique un ensemble d'anomalies spectrales – l'effet Herzberg-Teller – qui apparaissent dans les molécules polyatomiques. Il commence la rédaction d'une série de quatre volumes, Atomic Spectra et Molecular Structure and Spectra I, II, III, dont le dernier volume ne sera publié qu'en 1966. Cette série de monographies reste aujourd'hui une référence incontournable pour toute personne désirant s'initier au domaine de la spectroscopie atomique et moléculaire.

En 1935, Herzberg perd son poste et se voit contraint de fuir l'Allemagne avec sa femme, Louise, elle-même physicienne. Il est nommé professeur à l'université à Saskatoon au Canada (1935-1945) et parvient avec des moyens modestes à poursuivre ses travaux de recherche. En 1941, il découvre le spectre d'un ion moléculaire, CH+, et prouve que celui-ci est l'émetteur de certaines raies spectrales interstellaires découvertes peu avant. Il s'agit de la troisième molécule et du premier ion découverts en milieu interstellaire. En 1945, Herzberg se voit offrir un poste de professeur au Yerkes Observatory près de Chicago. Il y reste jusqu'en 1948. Il enregistre en laboratoire le spectre rotationnel de rayonnement quadrupolaire de l'hydrogène moléculaire diatomique, spectre qui deviendra important dans l'étude des atmosphères planétaires et stellaires.

En 1949, Gerhard Herzberg est appelé au Conseil national de recherches du Canada à Ottawa où il dirigera la division de physique avec une nouvelle section de spectroscopie. Dotée d'instruments de pointe, surtout de grands spectrographes optiques construits dans le laboratoire même, cette section devient rapidement le laboratoire de référence du domaine. Herzberg effectue alors les premières mesures précises du déplacement de Lamb dans les atomes d'hydrogène et d'hélium, vérifiant ainsi les prédictions de l'électrodynamique quantique (1956-1957). Dans les années 1960, il découvre plusieurs radicaux libres, tel C3, qui se révèle être à l'origine d'un spectre observé d [...]

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Christian JUNGEN, « HERZBERG GERHARD - (1904-1999) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/gerhard-herzberg/