PHOTON

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
  •  • 6 912 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Tomographie par émission de positons »  : […] L'utilisation des positons dans le domaine médical est sans doute l'application la plus spectaculaire de l'antimatière. La tomographie par émission de positons (T.E.P.) permet d'observer in vivo et de façon quantitative des processus biochimiques et physiologiques divers. On peut ainsi étudier le cerveau humain en cours de fonctionnement au niveau de trois fonctions métaboliques essentielles : l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/#i_3326

ATOME

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

Dans le chapitre « Atome et lumière »  : […] En physique classique, l' émission de rayonnement par un système de particules chargées dépend de l'accélération de ces particules (théorie de Lorenz de l'électron classique). En mécanique quantique, cette image est remplacée par celle de la transition du système d'un état quantique à un autre d'énergie plus petite ; cette image décrit correctement les phénomènes observés. Le premier traitement q […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_3326

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « L'action mécanique de la lumière »  : […] La première expérience mettant en évidence l'action de la lumière sur les atomes fut réalisée par Otto Robert Frisch en 1933 : un jet d'atomes de sodium était dévié sous l'effet du rayonnement d'une lampe à décharge de sodium. La force qui dévie ce jet résulte de la répétition de « reculs » subis par l'atome à chaque fois qu'il absorbe un photon (le photon est un grain de lumière). Un photon poss […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_3326

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 756 mots

Dans le chapitre « Le refroidissement des atomes par laser »  : […] Les lasers permettent de geler sur place les atomes d'un gaz et de les amener à des températures très basses, à quelques millionièmes de kelvin au-dessus du zéro absolu, tout en maintenant une certaine distance entre eux, ce qui leur évite d'interagir. À la température ambiante, les atomes parcourent dans tous les sens la cellule qui les contient avec des vitesses de plusieurs centaines de mètres […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_3326

BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

  • Écrit par 
  • Marie-Antoinette TONNELAT
  •  • 2 214 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Recherches ultérieures »  : […] En 1928, Louis de Broglie devient titulaire d'une maîtrise de conférence créée pour lui à la faculté des sciences de Paris. Grâce aux donations du baron de Rothschild, un institut de recherches théoriques est créé : l'institut Henri-Poincaré. Louis de Broglie y enseignera pendant trente-quatre ans, succédant en 1932 à Léon Brillouin à la chaire de physique théorique. Dès 1933, Louis de Broglie est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-de-broglie/#i_3326

CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 478 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre «  Théories de jauge et description des interactions nucléaires »  : […] Les premiers essais pour décrire les interactions nucléaires dans le cadre des théories quantiques des champs arguaient de la portée limitée des forces nucléaires comme une preuve que les champs échangés entre les protons et les neutrons d'un noyau atomique, par exemple, étaient quantifiés en des particules de masse intermédiaire entre celles des électrons et des protons ; ces mésons (en particul […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-champs/#i_3326

COMPTON EFFET

  • Écrit par 
  • Michel BAUBILLIER, 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 554 mots
  •  • 4 médias

Les rayonnements électromagnétiques de haute énergie (rayons X et γ) interagissent avec la matière selon trois processus : effet photoélectrique ; création de paires électrons-positrons ; enfin, diffusion élastique des photons sur des électrons libres ou peu liés, appelée effet Compton. Celui-ci est dû à l'interaction d'un rayon X ou d'un rayon γ avec un électron. Il s'interprète par la réaction […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-compton/#i_3326

COSMOLOGIE

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 9 326 mots
  •  • 6 médias

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 —3 . Plus on remonte dans le passé, plus l'Univers était dense. Mais la matière dense est plus chaud […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/#i_3326

CRISTAUX PHOTONIQUES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 346 mots

Les cristaux photoniques sont des nanostructures périodiques de matériaux qui ont sur la propagation des photons les mêmes effets que les cristaux usuels ont sur celle des électrons : certaines longueurs d'onde peuvent se propager tandis que d'autres non. Selon que la périodicité existe le long d'un, de deux ou de trois axes, on qualifie le cristal d'uni-, de bi- ou de tridimensionnel. L'opale es […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cristaux-photoniques/#i_3326

ÉNERGIE - La notion

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

Dans le chapitre « Interaction du rayonnement et de la matière »  : […] Comme on vient de le voir, la matière peut absorber la lumière. Le système physique passe d'un état énergétique E 1 à un état énergétique E 2 tel que E 2  — E 1  =  h v, v étant la fréquence du rayonnement absorbé. Le quantum d'énergie électromagnétique h v est appelé photon. Si on le considère comme une particule, il se propage à la vitesse c et possède donc une masse au repos nulle. Le passa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/#i_3326

E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility)

  • Écrit par 
  • Jean-Louis LACLARE
  •  • 2 508 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Histoire des sources de rayons X »  : […] C'est William David Coolidge qui a découvert le premier tube à rayons X. On a depuis lors beaucoup développé ce type de sources qui constituent, de nos jours encore, des outils puissants de laboratoire pour la recherche fondamentale, l'industrie et la médecine. À l'époque, on avait déjà compris les mécanismes du rayonnement synchrotron comme l'une des conséquences des équations de Maxwell. En fait […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/european-synchrotron-radiation-facility/#i_3326

HAROCHE SERGE (1944- )

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jean-Michel RAIMOND
  •  • 1 060 mots

Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji. Il est nommé professeur à l'université Pierre-et-Marie-Curie en 1975. Il occupe la chaire de physique quantiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/serge-haroche/#i_3326

HIGGS BOSON DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 571 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Champ de Higgs et masse des particules »  : […] L'omniprésence du champ de Higgs rendrait impossible sa détection et la spéculation des théoriciens ressemblerait à une esbroufe oratoire si la structure même de l'interaction électrofaible n'imposait que ce champ ait au moins deux composantes. L'une de ces composantes joue un rôle essentiel dans la génération de la masse des bosons W et Z tandis que l'autre composante est susceptible de se maté […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/boson-de-higgs/#i_3326

HYPERSONS

  • Écrit par 
  • Pierre TOURNOIS
  •  • 2 749 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Interaction avec les photons »  : […] Le milieu cristallin soumis à un champ électrique intense (laser) se déforme par électrostriction ; de même l'indice de réfraction d'un cristal dépend des contraintes locales. Une onde hypersonore se comporte donc comme un réseau optique d'indice variable qui progresse à la vitesse du son. Les photons sont réfléchis sous l'incidence de Bragg avec diminution de fréquence conformément aux règles de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hypersons/#i_3326

IMAGERIE TÉRAHERTZ

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 424 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « L’interaction du rayonnement THz avec les matériaux »  : […] L’énergie des photons du rayonnement THz – entre 0,4 et 40 milliélectronvolts – est trop faible pour provoquer des transitions entre les états électroniques atomiques ou moléculaires (de l’ordre de 1 électronvolt) ou avec les énergies de vibration moléculaire (de l’ordre de 60 milliélectronvolts). L’intérêt des rayons THz vient de ce qu’ils interagissent de façon très spécifique, principalement a […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/imagerie-terahertz/#i_3326

INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme

  • Écrit par 
  • Bernard DIU
  •  • 4 620 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Électrodynamique quantique  »  : […] L'électromagnétisme s'est inséré dans le formalisme quantique à travers ses jauges. Mais il s'agissait là de Mécanique Quantique non relativiste. L' électromagnétisme quantique (E.D.Q.) se veut la théorie, quantique et relativiste à la fois, des interactions électromagnétiques avec et entre les particules matérielles – électrons, par exemple. Il y faut des techniques lourdes, pour aboutir à des ré […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-electromagnetisme/#i_3326

INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 109 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La théorie électrofaible »  : […] La théorie moderne des interactions faibles, proposée en 1967 par Steven Weinberg et Abdus Salam , les décrit comme dues à l'échange de « bosons intermédiaires » appelés W + , W — et Z 0 (fig. ). Aux courants chargés du modèle de Fermi, cette théorie ajoute des « courants faibles neutres » aptes à créer une paire neutrino-antineutrino. En 1973, l'observation au Cern (Genève) de la diffusio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-electrofaible/#i_3326

INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 612 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les théories de jauge  »  : […] En 1918, la mathématicienne allemande Emmy Noether démontre que l'invariance d'une théorie physique par rapport à une transformation continue se traduit par l'existence d'une quantité conservée. Hermann Weyl applique cette idée à l’électromagnétisme et à une transformation qui dilate l'échelle des longueurs, qu’il appelle « transformation de jauge ». Dans le cadre de la nouvelle mécanique quant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-unification-des-forces/#i_3326

INTRICATION QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 077 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Fonction d'onde et principe de superposition »  : […] Parler de l'intrication nécessite de clarifier la notion de fonction d'onde et d'introduire ce qu'est la superposition de deux états quantiques. La physique classique décrit un objet en spécifiant sa forme, sa matière, sa localisation, son mouvement quantifié par sa vitesse par exemple, et d'autres quantités du même type. Les forces s'exerçant sur un système modifient sa forme ou sa trajectoire, s […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/intrication-quantique/#i_3326

LASERS

  • Écrit par 
  • Yves LECARPENTIER, 
  • Alain ORSZAG
  •  • 10 803 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Émission stimulée et amplification de lumière »  : […] Le laser met en œuvre l'« émission stimulée » de rayonnement, phénomène prédit par Albert Einstein, dès 1917, pour expliquer l'émission spectrale des corps (cf. encadré Histoire de la technique Laser). On sait que les atomes, qui constituent la matière, sont formés d'un noyau et d'électrons. Ces derniers, en mouvement autour du noyau, ne peuvent occuper que des orbites bien déterminées, caracté […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers/#i_3326

LASERS À ÉLECTRONS LIBRES

  • Écrit par 
  • Jean-Michel ORTEGA
  •  • 2 214 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Principe du laser à électrons libres (LEL)  »  : […] Un laser est un amplificateur d'ondes électromagnétiques. Dans un LEL, le milieu amplificateur est constitué d'un faisceau d'électrons de haute énergie qui passe à travers un onduleur (fig. 1 ). Accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, les électrons entrent en interaction avec un champ magnétique (transverse et alterné), fourni par les différents aimants constituant l'onduleur, et ém […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers-a-electrons-libres/#i_3326

L.H.C. (Large Hadron Collider)

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

Dans le chapitre « Les principaux résultats »  : […] Le résultat le plus marquant de la première collecte de données est sans conteste la découverte du boson de Higgs, annoncée par les équipes de chercheurs d’ATLAS et CMS le 4 juillet 2012. Il s’agit d’un résultat majeur car il valide le mécanisme théorique imaginé en 1964 qui prédit l’existence de ce boson et explique une propriété fondamentale des particules élémentaires : leur masse. Grâce à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_3326

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_3326

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_3326

MAGNÉTISME (notions de base)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 752 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Le magnétisme, composant de l'électromagnétisme »  : […] Depuis les travaux de Maxwell, on considère le champ électrique et le champ magnétique comme deux composantes d’un unique champ électromagnétique. Cette unification prend tout son sens dans le cadre de la théorie de la relativité restreinte élaborée par Einstein en 1905. En effet, si le déplacement d’une charge électrique engendre un champ électrique dans le référentiel lié à la particule chargée […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetisme-notions-de-base/#i_3326

MASER

  • Écrit par 
  • Maurice ARDITI, 
  • Claude AUDOIN
  •  • 2 315 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Micromasers »  : […] Le micromaser est un maser dans lequel l'oscillation est obtenue pour un très petit nombre d'atomes et de photons dans une cavité résonnante. La cavité est supraconductrice et les atomes sont préparés dans un état de Rydberg. Certains micromasers font appel à une transition à un seul photon, d'autres à deux photons. Ils permettent d'étudier des aspects purement quantiques de l'émission induite de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/maser/#i_3326

MASSE (notions de base)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 654 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La masse des particules élémentaires »  : […] La théorie moderne de l'électromagnétisme rend bien compte de la masse nulle du photon, caractéristique liée à la nature du principe de symétrie (dite de jauge) à l'origine de l'électrodynamique quantique. La limite expérimentale sur sa masse est de 7 × 10 —17  eV. Il est très difficile de mesurer les masses des trois types de neutrinos existants ; les expériences indiquent que ces masses sont re […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse/#i_3326

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 054 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Masse et interactions »  : […] Nous savons que la matière est composée d'atomes, eux-mêmes composés d'électrons et d'un noyau constitué de particules plus fondamentales : les quarks et gluons, qui forment les nucléons, regroupés dans le noyau. L'affirmation que la masse d'un corps quelconque est fournie par celle de ses constituants, même en tenant compte pour être plus précis du défaut de masse évoqué plus haut, semble complèt […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_3326

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 nécessaire que l'énergi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/materialisation-physique/#i_3326

MATIÈRE (physique) - État gazeux

  • Écrit par 
  • Henri DUBOST, 
  • Jean-Marie FLAUD
  •  • 8 280 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre «  Absorption d'un milieu gazeux »  : […] Dans le cas d'un gaz sous faible pression, les interactions entre molécules sont faibles et on peut relier les propriétés d'absorption ou d'émission du gaz à celles de la molécule isolée. Du fait du principe de la conservation de l'énergie, l'énergie perdue (absorption) ou gagnée (émission) par le rayonnement se retrouve sous la forme d'énergie gagnée ou perdue par les molécules. Cet effet se tra […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-gazeux/#i_3326

MATIÈRE (physique) - Plasmas

  • Écrit par 
  • Patrick MORA
  •  • 7 678 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre «  Plasmas et rayonnement »  : […] L'écart à l'équilibre thermodynamique, que caractérise l'existence de fonctions de distribution très différentes de la distribution maxwellienne, peut se manifester également dans le cadre de l'interaction entre le rayonnement électromagnétique et la matière. On sait que, à l'équilibre thermodynamique, le rayonnement électromagnétique est décrit par la loi de Planck, qui relie la densité d’énergi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/#i_3326

MÉTALLOGRAPHIE - Microscopie électronique

  • Écrit par 
  • Guy HENRY, 
  • Barry THOMAS
  •  • 6 076 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Microanalyse »  : […] La méthode de microanalyse le plus souvent employée dans un microscope à balayage est celle de la spectrométrie X. Sous le bombardement des électrons incidents, l'ionisation des atomes au niveau des couches internes donne naissance à un rayonnement X caractéristique des espèces chimiques présentes dans l'échantillon. Le spectre de raies caractéristiques est superposé sur un fond continu du rayonn […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/metallographie-microscopie-electronique/#i_3326

MÖSSBAUER EFFET

  • Écrit par 
  • Pierre IMBERT
  •  • 2 154 mots
  •  • 3 médias

Le phénomène d'émission et d'absorption de photons gamma par des noyaux atomiques sans perte d'énergie due au recul de ces noyaux ni perte de résolution due à leur agitation thermique fut découvert et expliqué par le physicien allemand Rudolf L. Mössbauer en 1957-1958, ce qui lui valut le prix Nobel de physique en 1961. Ce phénomène de fluorescence résonnante sans recul des noyaux, universelleme […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-mossbauer/#i_3326

SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

  • Écrit par 
  • Alain ASPECT, 
  • Philippe GRANGIER
  •  • 1 338 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Le débat Einstein-Bohr et les fondements de la mécanique quantique »  : […] David Bohm propose une variante de la situation découverte par E.P.R. . La mécanique quantique y prédit une corrélation très forte entre des mesures de polarisation portant sur des photons ν 1 et ν 2 éloignés, mais ayant été émis par la même source. Pour Einstein, les deux mesures éloignées ne peuvent s'influencer mutuellement, car le principe de causalité relativiste interdit qu'une interactio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/separabilite-et-non-separabilite-mecanique-quantique/#i_3326

NUCLÉOSYNTHÈSE

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE
  •  • 5 434 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Les réactions de photodésintégration »  : […] Dans tout processus physico-chimique on peut associer à une réaction sa réaction inverse. C'est le cas des réactions de photodésintégration vis-à-vis des réactions de fusion. On se rappelle qu'une réaction de fusion s'accompagne d'une émission de photons due à la transformation d'une partie de la masse nucléaire en énergie. Ces émissions de photons sont d'autant plus intenses que la température e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleosynthese/#i_3326

ONDES GRAVITATIONNELLES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 6 832 mots
  •  • 6 médias

Dans la formulation de la relativité générale, une onde gravitationnelle est l’équivalent d’une onde électromagnétique (radio, lumineuse...) lorsqu’on considère un phénomène gravitationnel. Les équations d’Einstein qui régissent la théorie moderne de la gravitation prédisent que, de façon semblable au rayonnement de photons qui accompagne l’accélération d’une particule électriquement chargée et e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-gravitationnelles/#i_3326

OPTIQUE - Optique non linéaire

  • Écrit par 
  • Daniel RICARD
  •  • 4 938 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Absorption à deux photons »  : […] Si, ω 1 et ω 2 étant positifs, on a ω 1  + ω 2 ≃ ω ba , où a et b sont deux niveaux d'énergie des systèmes constituant le milieu matériel, alors χ (3)  (ω 1 , − ω 1 , ω 2 ) est complexe et sa partie imaginaire est telle que, quand il n'y a pas inversion de population entre les niveaux a et b , il y a absorption à la fréquence ω 1 et à la fréquence ω 2 . Le coefficient d'absorption à la fréq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-non-lineaire/#i_3326

OPTIQUE CRISTALLINE - Diffraction par les cristaux

  • Écrit par 
  • André AUTHIER
  •  • 8 875 mots
  •  • 18 médias

Dans le chapitre « Rayons X »  : […] L'émission des rayons X dans les tubes utilisés en diffraction est obtenue par bombardement d'une cible métallique, ou anticathode, par un faisceau d'électrons accélérés par une différence de potentiel de quelques dizaines de kilovolts. Le spectre émis est constitué par la superposition d'un spectre continu dû au rayonnement de freinage des électrons dans le matériau constituant la cible et d'un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-cristalline-diffraction-par-les-cristaux/#i_3326

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

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

Dans le chapitre « La famille des bosons »  : […] Les interactions entre particules élémentaires, sur lesquelles nous reviendrons plus en détail, correspondent à l'émission d'un champ et à la réaction à ce champ. L'archétype est le champ électrique, créé par la présence d'une particule chargée, qui influence d'autres éléments chargés. Ces champs ont une forme quantique qui associe la force due à la présence d'un champ à un échange de particules […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_3326

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules

  • Écrit par 
  • Pierre BAREYRE, 
  • Jean-Pierre BATON, 
  • Georges CHARPAK, 
  • Monique NEVEU, 
  • Bernard PIRE
  •  • 10 941 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « Détection des photons instantanés produits par interaction cohérente avec les milieux détecteurs »  : […] Lorsqu'une particule chargée rapide traverse des milieux matériels, il existe des formes d'interaction électromagnétique où la charge en mouvement interagit de façon cohérente avec tous les atomes du milieu, cela donne lieu à une émission de photons dont la contribution à la perte totale d'énergie est négligeable, mais dont les caractéristiques (intensité, angle d'émission) sont liées à des param […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-detecteurs-de-particules/#i_3326

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 727 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Photon »  : […] Le photon est la particule qui décrit les excitations élémentaires du champ électromagnétique quantifié. En théorie quantique, le champ présente, en effet, un double caractère : ondulatoire et corpusculaire. L'aspect ondulatoire se manifeste par la possibilité d'observer des interférences avec des ondes électromagnétiques. L'aspect corpusculaire est révélé par le fait que l'énergie et l'impulsion […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_3326

PHONON

  • Écrit par 
  • Jean-Paul BURGER
  •  • 2 360 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Détermination des courbes de dispersion ω(k) »  : […] Pour déterminer les courbes de dispersion, on fait interagir le cristal avec un rayonnement externe (rayons X, lumière, neutrons). Les neutrons, par exemple, voient le cristal et ses mouvements, par l'intermédiaire de leurs interactions avec le noyau ; au cours de l'interaction, le neutron ou le photon peut absorber (ou émettre) un phonon : on dit que la particule incidente est diffusée inélastiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/#i_3326

PHOTOCHIMIE

  • Écrit par 
  • Jacques JOUSSOT-DUBIEN
  •  • 3 531 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Historique »  : […] Une légende rapporte qu'Alexandre le Grand avait muni ses soldats de bracelets en tissu imprégné d'une substance qui changeait de couleur selon l'heure, sous l'influence de la lumière du soleil. Mais, bien que l'on sache depuis longtemps que la lumière peut provoquer des transformations chimiques, les études quantitatives et systématiques n'ont été entreprises que depuis le milieu du xix e  siècle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photochimie/#i_3326

PHOTOÉLECTRIQUE EFFET

  • Écrit par 
  • Pierre VERNIER
  •  • 5 425 mots
  •  • 2 médias

On désigne sous le nom d'effet photoélectrique tous les phénomènes électriques qui sont provoqués par l'action de la lumière sur la matière. L'absorption de lumière par un solide peut entraîner l'éjection d'électrons dans le vide ou dans le milieu qui est en contact avec lui : on parle alors d'émission photoélectrique. L'absorption de lumière peut également augmenter la conductibilité d'un corps  […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-photoelectrique/#i_3326

PHOTONS TWISTÉS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 354 mots

Le phénomène d'intrication des états quantiques est aujourd'hui un des domaines les plus actifs de la physique où des résultats souvent inattendus paraissent chaque mois. Ainsi, des physiciens autrichiens ont récemment conçu et réalisé une nouvelle technique d'intrication qui met en jeu des photons portant un grand moment orbital angulaire. Les auteurs de cette étude considèrent que l'intricatio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photons-twistes/#i_3326

PHOTOSYNTHÈSE

  • Écrit par 
  • Jean LAVOREL, 
  • Paul MAZLIAK, 
  • Alexis MOYSE
  •  • 10 334 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « L'unité photosynthétique : antenne et centre »  : […] On doit à deux chercheurs américains (R. Emerson et W. Arnold) la notion d'unité photosynthétique qui a joué un rôle fondamental dans la manière dont se comprend la relation structure- fonction dans l'appareil photosynthétique. Leurs travaux dans les années 1930-1940 ont révélé que, sous l'effet d'éclairs brefs et saturants (quelques microsecondes, quelques 10 —2  joule/cm 2 ), l'acte photochimiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese/#i_3326

PHOTOSYNTHÈSE : CAPTURE DE L'ÉNERGIE LUMINEUSE

  • Écrit par 
  • Claude LANCE
  •  • 228 mots

Les travaux de Robert Emerson (1903-1959) ont permis d'élucider les mécanismes mis en jeu dans la photosynthèse notamment lors de la capture de l'énergie lumineuse. En 1932, Emerson confirme, avec W. Arnold, l'existence de deux phases distinctes dans ce processus : une phase photochimique, qui nécessite de la lumière et qui est responsable de la capture des photons, et une phase chimique, qui peu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese-capture-de-l-energie-lumineuse/#i_3326

PHOTOSYNTHÈSE ET ÉNERGIE LUMINEUSE - (repères chronologiques)

  • Écrit par 
  • Claude LANCE
  •  • 534 mots

1845 J. R. Mayer, ayant formulé la loi de conservation de l'énergie, suggère que les plantes transforment 1'énergie solaire en énergie chimique. 1905 F. F. Blackman, en étudiant l'étude des facteurs limitants de la photosynthèse, notamment la température, est le premier à suggérer que celle-ci comporterait deux phases : l'une (chimique), sensible à la température ; l'autre (photochimique), insen […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photosynthese-et-energie-lumineuse-reperes-chronologiques/#i_3326

PHOTOVOLTAÏQUE

  • Écrit par 
  • Jean-Claude MULLER
  •  • 13 219 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Conversion des photons trop énergétiques »  : […] En effet, les radiations ultraviolettes (UV) du spectre solaire sont peu efficaces pour la conversion photovoltaïque. Pour y remédier, des études ont débuté sur une intégration de nanocristallites (minéraux à base de silicium et de germanium) dans différentes couches fonctionnalisées pour une conversion par luminescence de photons UV (trop énergétiques) en photons dans le domaine du visible. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photovoltaique/#i_3326

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2018

  • Écrit par 
  • Philippe BALCOU, 
  • Vincent CROQUETTE
  •  • 2 088 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Arthur Ashkin et son outil révolutionnaire : la « pince optique » »  : […] Quant à l’Américain Arthur Ashkin, il est récompensé pour avoir mis au point au milieu des années 1970 la pince optique. Il s’agit d’utiliser la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent pour maintenir et déplacer physiquement de très petits objets comme des cellules, des bactéries, des molécules ou encore des atomes. Le laser employé ici n’est pas un laser à impu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2018/#i_3326

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 373 mots
  •  • 2 médias

Le prix Nobel de physique récompense en 2012 le physicien français Serge Haroche (né en 1944) et son collègue américain David J. Wineland (né en 1944) pour « l'invention de méthodes expérimentales révolutionnaires, qui permettent de mesurer et de manipuler des systèmes quantiques individuels » . Le domaine de l'optique quantique qu'explorent les équipes des deux chercheurs est à la pointe de l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2012/#i_3326

QUANTIQUE PHYSIQUE

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

Dans le chapitre « Effets quantiques macroscopiques »  : […] À grande échelle, l'approximation classique peut parfois se révéler insuffisante, et certains effets typiquement quantiques peuvent se manifester. C'est le cas lorsque de nombreux systèmes microscopiques sont corrélés de façon assez cohérente pour donner naissance à des phénomènes collectifs. Le magnétisme (cf.  magnétisme ), qui est dû aux propriétés statistiques des systèmes formés par les spins […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/#i_3326

QUASARS

  • Écrit par 
  • Philippe VÉRON
  •  • 5 606 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La source d'énergie des quasars »  : […] Les radiogalaxies elliptiques ont une structure radio formée de deux lobes symétriques par rapport à la galaxie. Une fraction des radioquasars ont une structure semblable. De plus, un certain nombre de radiogalaxies ont un noyau optique du type Seyfert 1. Tout cela indique que les radiogalaxies ne se distinguent très probablement des radioquasars que par la faiblesse du noyau optique. Nous avons […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/quasars/#i_3326

RAMAN EFFET

  • Écrit par 
  • Michel DELHAYE
  •  • 6 453 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Interprétation »  : […] L'effet Raman peut s'interpréter par un échange d'énergie entre les molécules diffusantes et les quanta énergétiques, ou photons, qui constituent la lumière excitatrice. Nous choisirons, pour exposer en termes simples cet échange, le cas des spectres Raman de vibrations moléculaires qui correspondent aux applications les plus fréquentes. Les molécules, de même que les ions polyatomiques ou les cri […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-raman/#i_3326

RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques

  • Écrit par 
  • François LEBRUN, 
  • Robert MOCHKOVITCH, 
  • Jacques PAUL
  •  • 8 031 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques »  : […] La détection des rayons gamma cosmiques passe par leur interaction avec les atomes du milieu détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé ( effet photoélectrique ), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie. Un photon un peu plus énergétique (de 0,2 à 5 MeV) est plutôt diffusé, avec changement d'énergie ( effet Compton ) e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-gamma-cosmiques/#i_3326

RAYONS X

  • Écrit par 
  • André GUINIER
  •  • 5 996 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Raies caractéristiques »  : […] Au spectre continu se superpose un spectre de raies dont les longueurs d'onde, indépendantes des conditions de fonctionnement de tube, ne dépendent que de la nature de l'anticathode. Ce sont les raies caractéristiques des atomes constituant l'anticathode. Si l'on compare les spectres caractéristiques de différents éléments, il apparaît d'abord qu'ils comprennent un petit nombre de raies ; ils son […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayons-x/#i_3326

RÉSONANCE MAGNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Jacques COURTIEU, 
  • Maurice GOLDMAN
  •  • 7 306 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Principe de la résonance magnétique »  : […] Chaque électron d'un atome possède une propriété analogue à ce que lui conférerait une rotation autour du noyau atomique, que l'on caractérise par une grandeur vectorielle appelée moment angulaire orbital. Il possède de plus un moment angulaire intrinsèque, analogue à celui d'un gyroscope, appelé spin (de l'anglais spinning top  : toupie). À chaque moment angulaire est associé un moment magnétiqu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/resonance-magnetique/#i_3326

SEMI-CONDUCTEURS

  • Écrit par 
  • Julien BOK
  •  • 4 772 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Détecteurs et piles photovoltaïques »  : […] Le phénomène de photoconductivité sert à mesurer un flux lumineux incident : c'est le principe des cellules à sulfure de cadmium. Les détecteurs les plus intéressants sont constitués de jonctions  n-p . En effet, si un photon crée une paire électron-trou dans la barrière, le champ électrique qui y règne entraîne l'électron et le trou dans des directions opposées (loin de la jonction), et, si les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/semiconducteurs/#i_3326

SOLEIL

  • Écrit par 
  • Pierre LANTOS
  •  • 5 471 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Structure interne »  : […] Les photons formés à l'intérieur du Soleil n'étant pas observables, il est fait appel, pour obtenir des informations expérimentales sur l'intérieur du Soleil, à des particules capables de le traverser, les neutrinos, ou à des phénomènes globaux d'oscillation qui permettent de sonder le Soleil comme le fait, pour la Terre, la sismologie. Les données, pourtant, ne peuvent s'interpréter qu'à travers […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/soleil/#i_3326

SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE

  • Écrit par 
  • Dora GRAND
  •  • 5 229 mots
  •  • 11 médias

Spectrophotométrie veut dire « mesure des photons en fonction du spectre ». En physique, les notions de photon – ou grain de lumière – et de spectre sont en effet liées à la nature corpusculaire de toute onde électromagnétique et à la décomposition de la lumière blanche par un milieu dispersif. Cet article concerne les techniques de spectrophotométrie optique, en lumière non polarisée (cf.  optiqu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectrophotometrie-optique/#i_3326

SPECTROSCOPIE

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

Dans le chapitre «  Spectroscopie atomique »  : […] Les spectres des atomes ont pu être compris dans le cadre de la physique atomique qui, se fondant sur la mécanique quantique, décrit les niveaux d'énergie occupés par les électrons du cortège électronique. Une raie d'émission correspond à la transition d'un électron d'un niveau vers un autre niveau de moindre énergie, l'énergie excédentaire étant évacuée par le photon émis sous forme d'énergie él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_3326

SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUE

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 5 385 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Spin et relativités »  : […] Le spin, s'il est, comme tout moment angulaire quantique, étroitement lié au groupe des rotations spatiales, prend un sens encore plus spécifique et plus profond dans un cadre spatio-temporel plus large. Les rotations ne forment en effet qu'un sous-groupe d'un ensemble plus large : le groupe de toutes les symétries cinématiques, c'est-à-dire toutes les transformations spatio-temporelles laissant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin/#i_3326

SURFACE PHÉNOMÈNES DE

  • Écrit par 
  • Jean-François JOANNY, 
  • Jean SUZANNE
  •  • 6 285 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Interactions avec les photons »  : […] Sous l'impact d'un photon de fréquence ν, un électron peut être émis par le matériau (cf.  effet photoélectrique ), à condition que l'énergie du photon h ν soit supérieure à celle de liaison de l'électron E l . Ce dernier est alors excité avec une énergie cinétique E c telle que : L'analyse du spectre en énergie cinétique donne des informations sur l'énergie de liaison des électrons et la structu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phenomenes-de-surface/#i_3326

SYNCHROTRON RAYONNEMENT

  • Écrit par 
  • Yves FARGE, 
  • Marie-Paule LEVEL, 
  • Paul MORIN, 
  • Yves PETROFF
  •  • 2 419 mots
  •  • 2 médias

Toute particule chargée soumise à une accélération émet des ondes électromagnétiques. L'émission de ce rayonnement ainsi émis s'appelle rayonnement de freinage magnétique ou, plus communément, encore, rayonnement synchrotron. Il a été observé pour la première fois en avril 1947 par Herb Pollock et Robert Langmuir sur le synchotron de 70 millions d'électronvolts qu'ils avaient construit au laborat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-synchrotron/#i_3326

TCHERENKOV EFFET

  • Écrit par 
  • Paul BAILLON, 
  • Robert MEUNIER
  •  • 2 794 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Lumière Tcherenkov et astrophysique »  : […] Avec l'avènement des satellites et des nouveaux moyens de détection au sol, les astronomes ont accru considérablement leur possibilité d'observation en détectant des photons d'énergie de plus en plus haute. On est passé grâce aux satellites de la lumière ultraviolette (10 eV) aux rayons X (10 3  eV) puis aux rayons γ de l'ordre du gigaélectronvolt. Plusieurs sources ponctuelles de rayons γ ont ét […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-tcherenkov/#i_3326

TECHNÉTIUM

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 093 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « De nouvelles techniques de production »  : […] Les autorités canadiennes ont répondu aux problèmes de pénurie de technétium par une stratégie audacieuse et novatrice. Ils ont initié en 2010 un programme de recherche visant à produire des radioéléments d’intérêt médical par des techniques alternatives. Les premiers résultats sont fort encourageants. En 2012, une équipe de la division de médecine nucléaire du laboratoire TRIUMF à Vancouver (Col […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/technetium/#i_3326

UMKLAPP PROCESSUS

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 470 mots

Processus d'interaction, d'un type particulier, ayant lieu entre particules (électrons) ou quasi-particules (phonons, photons, magnons, etc.) à l'intérieur d'un réseau cristallin. Tandis que, dans un processus « normal » (ou « N »), la conservation de l'impulsion ou de la quasi-impulsion totale est toujours vérifiée, elle ne l'est dans un processus « Umklapp » (ou « U ») qu'à condition de faire in […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/processus-umklapp/#i_3326

VISION - Photoréception rétinienne

  • Écrit par 
  • Yves GALIFRET
  •  • 5 924 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « Seuils de réponse »  : […] Lors de la détermination du seuil de visibilité de sujets humains adaptés à l'obscurité, on a montré que le caractère aléatoire de l'émission des photons par la source lumineuse entraînait des fluctuations dans les réponses du sujet et que les deux ordres de phénomènes étaient superposables et leur statistique conforme à la loi de Poisson. Des estimations faites en 1942 par Hecht Schlaer et Piren […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vision-photoreception-retinienne/#i_3326


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Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

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Corrélation EPR avec des paires de photons Deux photons ?1 et ?2, émis dans un état particulier de polarisation (état EPR) par la source S, sont soumis à des mesures de polarisation simultanées grâce aux polariseurs I et II orientés suivant des directions a et b Pour des directions de... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions atome-lumière et pompage optique

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Les interactions atome-lumière (a, b et c) et le pompage optique (d et e) [E : niveau d'énergie ; N : population d'atomes sur ce niveau] 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions fondamentales

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Quelques caractéristiques des quatre interactions fondamentales Le quantum d'interaction qualifie la particule réelle ou théorique qui s'échange lors de l'interaction considérée; les mésons p et les photons sont couramment observés et ont donc une existence réelle Les «bosons... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Mécanique de l'effet Compton

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Mécanique de l'effet Compton : les photons incident et diffusé ont pour longueur d'onde et énergie, respectivement (?, h?) et (?', h?) L'électron, initialement au repos (v = 0) se trouve propulsé à une vitesse v La quantité de mouvement du photon incident h h?/c se trouve partagée... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Scintillateur liquide du détecteur KamLand

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Le scintillateur liquide du détecteur KamLand est un gigantesque ballon de 13 mètres de diamètre, rempli quand il est opérationnel de 1 000 tonnes d'huile minérale et contenant 1 879 tubes photomultiplicateurs aptes à mesurer l'énergie des photons qui le traversent 

Crédits : Stanford University

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Téléportation quantique aux Canaries

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L'équipe d'Anton Zeilinger (Institut d'optique et d'information quantique à l'université de Vienne, Autriche) a réalisé en mai 2012 une « téléportation quantique » sur une distance de 140 kilomètres entre deux îles de l'archipel des Canaries, La Palma et Ténérife Ce sont 605 photons... 

Crédits : NASA

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Corrélation E.P.R. avec des paires de photons
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions atome-lumière et pompage optique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions fondamentales
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Mécanique de l'effet Compton
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Scintillateur liquide du détecteur KamLand
Crédits : Stanford University

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Téléportation quantique aux Canaries
Crédits : NASA

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