HYDROGÈNE (physique)

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L’hydrogène est l’élément le plus répandu dans l’Univers. Au début du xviie siècle, l’alchimiste genevois Turquet de Mayerne (1573-1655), poursuivant une observation de Paracelse (1493-1541), observe un dégagement de gaz lorsqu’un acide (esprit de vitriol) agit sur du fer ou du zinc. Le physicien britannique Henry Cavendish (1731-1810) est le premier à l’isoler grâce à une cloche à mercure et à l’étudier. Il le nomme « air inflammable » et, en 1766, dans un mémoire sur « les airs factices », il montre qu’il est dix fois plus léger que l’« air commun ». Le régisseur des poudres et chimiste Antoine de Lavoisier (1743-1794) lui donne son nom (issu du grec, « formeur d’eau ») en 1783, en établissant que l’eau est une combinaison de cet élément avec l’oxygène.

Élément le plus abondant, l’hydrogène est aussi le plus simple. Par cette simplicité – relativement à tous les autres éléments –, il permet de mettre en œuvre des expériences fondamentales pour comprendre la structure de la matière, et est devenu rapidement l’objet des tests nécessaires à l’établissement et la vérification de toute théorie physique : examiner la physique de l’hydrogène, c’est feuilleter les plus grandes pages de l’histoire de la physique moderne. Ainsi, la mécanique quantique naît et se développe dans le cadre des études du spectre de l’atome d’hydrogène. Plus tard, son déploiement en accord avec la relativité restreinte dans le cadre des théories quantiques des champs (approche théorique des interactions entre les particules) trouve certaines de ses plus brillantes confirmations dans l’étude fine de ce spectre. Enfin, la représentation des interactions nucléaires fortes par la chromodynamique quantique, introduite dans les années 1970, acquerra une reconnaissance consensuelle des physiciens des particules grâce à l’étude approfondie des interactions d’un faisceau d’électrons de haute énergie avec des noyaux d’hydrogène.

L’étude de l’hydrogène dans l’Univers est aussi un outil essentiel en [...]

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Interprétation des raies du spectre de l’hydrogène

Interprétation des raies du spectre de l’hydrogène
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Les modèles successifs de l’atome

Les modèles successifs de l’atome
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Expérience de Rutherford

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Exemple de diagramme de phase de l’hydrogène

Exemple de diagramme de phase de l’hydrogène
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Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « HYDROGÈNE (physique) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrogene-physique/