MATIÈRE (physique)États de la matière

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États désordonnés de la matière

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Éolipile

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États de la matière

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Diagramme de phase d'un corps pur

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La division classique des états de la matière

À partir du moment où les pères de la thermodynamique étudient de façon systématique les propriétés de la matière dans des conditions maîtrisées et contrôlables de température et de pression, un ensemble immense de connaissances précises se met en place. Les mêmes machines thermiques permettent de liquéfier, solidifier et vaporiser les corps purs. Ces machines ont leur origine dans les célèbres hémisphères de Magdebourg, de l'Allemand Otto von Guericke (1602-1686), première expérience sur le vide, consistant à écarter des hémisphères tirés chacun par un attelage de huit chevaux. Dans la foulée de ces spectaculaires démonstrations, les premières machines pneumatiques et thermiques apparaissent : Boyle, Denis Papin (1647-vers 1712) en sont les créateurs. Pascal (1623-1662) explique simplement les effets de la pression, Réaumur (1683-1757) invente le thermomètre.

Au tournant du xviiie et du xixe siècle, l'essor de l'industrie fondée sur la production d'un travail mécanique accompagnant un changement d'état de la matière (la machine à vapeur, par exemple, mais aussi le moteur à explosion...) oblige à comprendre le lien entre travail mécanique, chaleur et état de la matière : c'est la naissance des concepts centraux d'énergie et d'entropie. L'utilisation conjointe de machines thermiques et de corps purs permet de clarifier les principes de la thermodynamique, jusque-là obscurcis par des expériences mal maîtrisées sur des corps inhomogènes. La thermodynamique prend son essor au xixe siècle ; la classification des états de la matière, dorénavant clairement identifiés, l'accompagne. En effet, les variations de propriétés de la matière introduite dans les machines thermiques peuvent être analysées à l'aide de diagrammes et de courbes donnant la densité (par exemple) du corps en fonction de grandeurs qualifiées de thermodynamiques comme la température et la pression, qui sont reconnues comme les seules variables pertinentes. Ces diagrammes reçoivent le nom de diagrammes d'état. Dans un point d'un tel diagramme, c'est-à-dire dans [...]

États de la matière

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La glace l'eau et la vapeur d'eau sont trois états différents formés à partir de la même molécule H20. On passe d'un état à un autre en changeant de température sans modifier la pression ou en changeant la pression : solide, liquide, gaz sont trois phases qui coexistent en général.Le... 

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Écrit par :

  • : chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire de physique de la matière condensée, École polytechnique, Palaiseau

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MATIÈRE (physique) - Vue d'ensemble

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  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
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Le 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, dans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-vue-d-ensemble/

MATIÈRE (physique) - État solide

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  • Daniel CALÉCKI
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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 liqui […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-solide/

MATIÈRE (physique) - État liquide

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La notion de liquide est une notion familière, l'état liquide étant, avec l'état solide et l'état gazeux, l'un des trois états communs de la matière.On peut étudier un liquide comme une phase condensée fluide. Cela signifie que le liquide a une masse spécifique élevée, proche de celle du solide, et qu'il est aisément déformable, au point d'adapter sa forme à c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-liquide/

MATIÈRE (physique) - État gazeux

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  • Jean-Marie FLAUD
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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 (P0 = 1 atm, T0 = 0 0C), et par vapeur la phase gazeuse d'un corps […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/

MATIÈRE (physique) - Plasmas

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L'état plasma peut être considéré comme le quatrième état de la matière, obtenu, par exemple, en portant un gaz à très haute température (104 K ou plus). L'énergie d’agitation thermique des molécules et atomes constituant le gaz est alors suffisante pour que, lors de collisions entre ces particules, un électron puisse être arraché à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/

MATIÈRE (physique) - Transitions de phase

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ANTIMATIÈRE

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Dans le chapitre « Antimatière en laboratoire »  : […] Les particules de l'espace interplanétaire arrivant dans l'atmosphère y subissent des collisions et modifient ainsi l'énergie des particules qu'elles rencontrent. Si leur vitesse est suffisante, elles peuvent créer des paires électron- positon au cours de ces chocs, en libérant leur énergie cinétique. Ce sont les positons créés par ce processus qui ont été observés par Anderson. C'est seulement en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/#i_12538

ATOME

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ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
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La physique atomique est née des expériences effectuées à la fin du xix e  siècle qui ont montré que la matière était discontinue et formée d'atomes possédant une structure interne ; celle-ci étant à l'origine des raies observées dans les spectres d'émission et d'absorption du rayonnement par les différents éléments, l'objectif premier de la phys […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_12538

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

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La condensation de Bose-Einstein, prévue par Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose dès 1924, a constitué pendant bien des années un des objectifs majeurs des physiciens du monde entier. En refroidissant un nuage d'atomes à une température proche du zéro absolu (quelques dixièmes de millionième de kelvin), deux équipes de chercheurs américains, Eric Cornell et ses collaborateur […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_12538

CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

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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_12538

COSMOLOGIE

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Dans le chapitre « Densité, pression »  : […] La matière présente dans l'Univers a subi les conséquences de l'expansion : les distances augmentant, les volumes aussi, une quantité déterminée de matière se retrouve (en moyenne) répartie dans un volume de taille croissant comme R 3 ( t ) avec le temps. Par conséquent, sa densité décroît comme R […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/#i_12538

FLUIDE, physique

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Les trois états physiques de la matière tels qu'on les enseigne à l'école primaire sont le solide, le liquide et le gaz. L'état fluide rassemble les deux derniers termes, en soulignant leur parenté. Encore faut-il savoir que l'on parle du nom plutôt que de l'adjectif : une huile très visqueuse est un fluide bien peu fluide ! De fait, c'est la capacité à s'écouler, qui ne veut pas dire absence de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fluide-physique/#i_12538

FORME

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  • Jean PETITOT
  •  • 27 547 mots

Dans le chapitre « La disjonction transcendantale entre phénoménologie et physique »  : […] Le concept général de forme que nous venons de définir peut évidemment être considérablement complexifié. Les morphologies K ne possèdent pas nécessairement de géométrie simple. Elles peuvent être chaotiques, et même fractales. Elles peuvent être structurées à plusieurs niveaux – à plusieurs échelles – différents. Mais, aussi compliquées soient-elles, elles ne sont pour l'instant définies que de f […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forme/#i_12538

GÉOCENTRISME

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre VERDET
  •  • 3 225 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Le changement implique la matière »  : […] Puis il dégagera les principes –  la forme et la matière – dont dépendent l'existence en acte et l'existence en puissance. La forme sera le principe d'organisation, de stabilité, mais aussi d'évolution. Un être existe en acte par une forme actuelle et par celles de ses propriétés effectivement réalisées à un moment donné ; il existe en puissance par une forme possible et par ses déterminations pot […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/geocentrisme/#i_12538

L.H.C. (Large Hadron Collider)

  • Écrit par 
  • Lydia ROOS
  •  • 2 383 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Naissance et objectifs du LHC »  : […] Le projet de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire – le Cern – de construire un collisionneur de hadrons est évoqué dès les années 1980. Le principal objectif est de découvrir et étudier le boson de Higgs, particule prédite par le modèle standard, cadre théorique de la physique des particules. En outre, le LHC doit permettre d’explorer les extensions théoriques de ce modèle, telle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_12538

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 054 mots
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Dans le chapitre « Masse et pesanteur »  : […] Au départ, la notion de masse vise à caractériser la « quantité de matière » contenue dans un objet physique. Cette grandeur se révèle d'abord à nos sens par l'intermédiaire du poids de l'objet : la force de pesanteur qu'exerce la Terre est de toute évidence d'autant plus grande que l'objet contient plus de matière. La pratique courante tend ainsi à assimiler masse et poids, à mesurer la première […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_12538

MATÉRIALISATION, physique

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 322 mots

On appelle matérialisation toute transformation d'énergie en matière ; le seul processus connu de matérialisation est celui du photon d'énergie h ν qui se convertit, au voisinage d'un noyau, en une paire électron-positron. Le phénomène ne peut avoir lieu dans le vide, où serait impossible la conservation du quadrivecteur énergie-impulsion du photon initial ; de plus, il est n […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/materialisation-physique/#i_12538

MATIÈRE

  • Écrit par 
  • Jacques GUILLERME, 
  • Hélène VÉRIN
  •  • 10 672 mots
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Dans le chapitre « Formes et forces ; la géométrie de l'invisible »  : […] Parmi les thèses qui s'inscrivent dans le sillage newtonien, deux méritent d'être citées ici, qui sont quasi contemporaines et radicalisent, toutes deux, l'usage du calcul dans des vues de représentation théorique de l'imperceptible. La première, celle du père Rudjer Boscovich, un jésuite croate, est exprimée dans sa Theoria philosophiae naturalis de 1763. Il suppose la mat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere/#i_12538

MATIÈRE ET MATÉRIAUX. DE QUOI EST FAIT LE MONDE ? (dir. É. Guyon)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 912 mots

À partir du moment où la matière est destinée à une utilisation précise, on parle de matériaux. Mais comment raconter cette matière qui sous des aspects si divers accompagne le quotidien de chacun d'entre nous, pour s'alimenter, se loger ou s'habiller, mais aussi aller à la rencontre des autres hommes ou exprimer sa sensibilité artistique ? Dans une entreprise ambitieuse, une équipe de chercheurs […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-et-materiaux-de-quoi-est-fait-le-monde-dir-e-guyon/#i_12538

MÉSOMORPHE ÉTAT

  • Écrit par 
  • Jacques SIMON
  •  • 3 041 mots
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L'état mésomorphe présente une organisation intermédiaire entre celle d'un solide monocristallin et celle d'un liquide. Les phases solides ont une périodicité tridimensionnelle stricte alors que, dans les liquides usuels, ni la direction des molécules ni la position de leur centre de gravité ne s'ordonnent. L'état mésomorphe est obtenu à partir du réseau tridimensionnel par l'introduction graduel […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-mesomorphe/#i_12538

MESURE - Étalons fondamentaux

  • Écrit par 
  • Pierre GIACOMO
  •  • 3 658 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Quantité de matière »  : […] Cette grandeur intéresse toute la chimie, ce qui donne une idée de son importance pratique et scientifique ; elle intervient aussi en physique. L'unité de quantité de matière est la mole (mol), « quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kg de carbone 12 » ( C.R. , 14 e C.G.P.M., 1971, p. 7 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mesure-etalons-fondamentaux/#i_12538

MOLÉCULE

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 4 309 mots

On dit souvent qu'une molécule est la plus petite entité d'une substance pouvant exister à l'état libre. En fait, la notion de molécule est bien plus complexe. Une observation toute banale peut être le point de départ de recherches fructueuses. Il suffit par exemple de regarder un morceau de sucre se dissoudre dans une tasse de thé. On voit de fines traînées se développer à partir du morceau de su […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/molecule/#i_12538

NANOPARTICULES

  • Écrit par 
  • Pierre-Gilles DE GENNES, 
  • Madeleine VEYSSIÉ
  •  • 1 980 mots
  •  • 4 médias

Les nanoparticules sont de minuscules grains de matière, dont la composition chimique et les caractéristiques physiques balaient tout l'éventail des matériaux solides. Du fait de leur taille très réduite et de l'importance des effets de surface qui en résultent, ces systèmes présentent des propriétés spécifiques ; ils suscitent de nombreuses études sur le plan fondamental et offrent de larges per […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanoparticules/#i_12538

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 162 mots
  •  • 12 médias

Les physiciens poursuivent l'étude de la structure de la matière dans le but de trouver plus d'unité et de simplicité dans un monde qui nous frappe par sa diversité et son apparente complexité. N'est-il pas remarquable de pouvoir ramener la variété quasi infinie des objets qui nous entourent aux multiples constructions de quelques constituants fondamentaux ? Trouver ces constituants, et comprendr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_12538

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 242 mots
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Dans le chapitre «  Quarks »  : […] Imaginés en 1963 pour expliquer la multiplicité croissante des particules élémentaires et la régularité apparente du nouveau tableau des éléments découverts grâce aux expériences utilisant les grands accélérateurs de particules, les quarks sont maintenant considérés comme les constituants ultimes de la matière. Avec les leptons (par exemple, l'électron ou les neutrinos) et les bosons de jauge (ou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_12538

PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Prédit par la théorie des interactions nucléaires fortes, le plasma de quarks et gluons – nouvelle phase de la matière, dans laquelle quarks et gluons ne sont pas regroupés en protons, neutrons et autres hadrons – aurait prévalu lorsque l'Univers était extraordinairement dense et chaud, moins d'une microseconde après l'explosion originelle selon la théorie du big bang. À partir d'expériences débu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plasma-de-quarks-et-de-gluons/#i_12538

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2016

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 084 mots
  •  • 3 médias

Le prix Nobel de physique 2016 distingue les travaux de trois théoriciens , pour la description de nouveaux états quantiques de la matière et des transitions de phase qui mènent à ces états. Les trois physiciens, David J. Thouless (né à Bearsden, en Écosse, en 1934 et mort à Cambridge, en Angleterre, en 2019) , John Michael Kosterlitz (né à Aberdeen, en Écosse, en 1942) et F. Duncan M. Haldane (n […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2016/#i_12538

STRUCTURE DISSIPATIVE

  • Écrit par 
  • Isabelle STENGERS
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Le terme « structure dissipative » a été créé, en 1969, par Ilya Prigogine pour souligner la signification des résultats auxquels lui-même et ses collaborateurs de l'école de Bruxelles venaient de parvenir : loin de l'équilibre thermodynamique, c'est-à-dire dans des systèmes traversés par des flux de matière et d'énergie, peuvent se produire des processus de structuration et d'organisation spontan […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/structure-dissipative/#i_12538

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Dans le chapitre « Les symétries discrètes »  : […] Dans le monde physique, de nombreuses symétries discrètes sont effectivement réalisées par la nature ; le caractère discret s'oppose ici à continu, dans le sens où il fait appel à un groupe dénombrable de transformations. Ainsi, lorsqu'on observe soigneusement un diamant (cristal de carbone pur) ou un cristal de sel de cuisine (chlorure de sodium), on peut mettre en évidence des axes ou des plans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_12538

TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS

  • Écrit par 
  • Séverine BLÉNEAU-SERDEL
  •  • 1 953 mots
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Dans le chapitre « L’intuition de Mendeleïev et les améliorations ultérieures »  : […] À la différence de ses prédécesseurs, Mendeleïev formule explicitement en quoi son tableau constitue un outil d’analyse théorique des propriétés de la matière : « Les éléments chimiques, lorsqu’ils sont ordonnés par masse atomique croissante, montrent une périodicité de leurs propriétés chimiques. » Il est ainsi possible de prédire certaines propriétés des éléments à partir de leur masse atomique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tableau-periodique-des-elements/#i_12538

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  • Écrit par 
  • Gérard FOURNET
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Dans le chapitre « Unités de base du système international (ou S.I.) »  : […] Les définitions des unités de base sont données ci-dessous, avec leur date d'adoption par la Conférence générale des poids et mesures. Mètre. Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 seconde (1983). Kilogramme. Le kilogramme est égal à la masse du prototype international du kilogramme (190 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-d-unites/#i_12538

UNIVERS

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VITREUX ÉTAT

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  • Jean FLAHAUT
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La matière, en dehors des états solide, liquide et gazeux, peut exister sous d'autres formes, telles que vitreuses ou mésomorphes, le verre ordinaire en étant un exemple. La définition de l'état vitreux n'est pas aisée ; elle peut être formulée de différents points de vue, en réalité complémentaires car, pris isolément, ils se révèlent tous insuffisants. Dans une définition courante, le verre est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-vitreux/#i_12538

Voir aussi

Pour citer l’article

Vincent FLEURY, « MATIÈRE (physique) - États de la matière », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etats-de-la-matiere/