MATIÈRE (physique)États de la matière
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La richesse des états de la matière
La thermodynamique peut donc s'appliquer à des propriétés très différentes du caractère fluide ou solide d'un corps et, partant, va permettre l'exploration d'états nouveaux d'un système. Ces états constituent autant d'aspects intéressants de « manière d'être » pertinente de la matière, et le xxe siècle verra une explosion de sujets relatifs à ces propriétés nouvelles. Sans entrer dans les détails, expliquons que des états nouveaux, posant des questions nouvelles, apparaissent lorsqu'on considère des molécules ou des corpuscules de matières anisotropes (ayant une orientation préférentielle) ou bien lorsqu'on considère des milieux inhomogènes, ou bien enfin lorsqu'on s'interroge sur des propriétés structurelles, des organisations aux géométries particulières.
Les milieux anisotropes peuvent conduire, par exemple, à l'étude de transitions entre un comportement parfaitement transparent d'un système et un comportement polarisant. Ainsi, sous l'effet d'un champ électrique, la maille élémentaire d'un cristal peut changer de forme, passer de carrée à rectangulaire, et provoquer un effet notable sur les rayons lumineux qui le traversent (polarisation). Autre exemple lié à l'anisotropie, si l'on place dans un liquide certaines molécules longues en forme de bâtonnets, on observera, en fonction de la concentration en molécules, des transitions de phase correspondant à des configurations aléatoires des molécules, des configurations plus ordonnées où les molécules sont parallèles mais réparties de façon aléatoire, puis des configurations où les molécules sont parallèles et parfaitement alignées dans des couches régulièrement espacées. Ce sont les cristaux liquides utilisés par exemple pour l'affichage des calculatrices ou des portables.
Les milieux inhomogènes, dispersés, fournissent d'autres exemples saisissants d'états de la matière qui ne sont pas réductibles à une division schématique en liquide-fluide. Prenons le cas des argiles. Les argiles sont des pâtes contenant des suspensions très concentrées de microcristaux en forme de disque. Lorsq [...]
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Écrit par :
- Vincent FLEURY : chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire de physique de la matière condensée, École polytechnique, Palaiseau
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ANTIMATIÈRE
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L'atome est le terme ultime de la division de la matière dans lequel les éléments chimiques conservent leur individualité. C'est la plus petite particule d'un élément qui existe à l'état libre ou combiné. On connaît 90 éléments naturels auxquels s'ajoutent le technétium (Tc, Z = 43), le prométhéum (Pm, Z = 61) ainsi que les transuraniens obtenus artif […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_12538
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_12538
ATOMIQUE PHYSIQUE
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FLUIDE, physique
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
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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
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L.H.C. (Large Hadron Collider)
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MATÉRIALISATION, physique
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
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MATIÈRE ET MATÉRIAUX. DE QUOI EST FAIT LE MONDE ? (dir. É. Guyon)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
UNITÉS SYSTÈMES D'
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
Dans le chapitre « La structure, l'origine et l'évolution de l'Univers » : […] Une caractéristique essentielle de l'Univers est qu'à cette échelle immense espace et temps ne sont pas séparés. Nous observons les objets éloignés tels qu'ils étaient au moment où la lumière que nous en recevons les a quittés : il y a donc une relation biunivoque entre la distance d'un objet et son âge (d'où l'intérêt d'exprimer les distances en années-lumière). Cette relation dépend évidemment […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/univers/#i_12538
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Voir aussi
Pour citer l’article
Vincent FLEURY,
« MATIÈRE (physique) -