ATOMIQUE PHYSIQUE

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La nouvelle physique atomique

Depuis le début du xxe siècle, la physique quantique n'a cessé de surprendre, d'intriguer et d'émerveiller. Elle permet, entre autres, de réconcilier les descriptions ondulatoires et corpusculaires, irréductiblement contradictoires en physique classique. Depuis le début du xxie siècle, les physiciens savent désormais manipuler les atomes pour utiliser cette dualité. Ils parviennent à capturer et immobiliser les particules dans des pièges. Les atomes peuvent y être animés par des vitesses aussi faibles que quelques millimètres par seconde, soit une température de l'ordre du millionième de degré au-dessus du zéro absolu (environ — 273 0C). Ces techniques permettent de réaliser des expériences d'optique et d'interférométrie où les atomes remplacent la lumière, ouvrant ainsi la voie à la réalisation de nouveaux instruments comme des horloges ultraprécises, ou des gyroscopes de très grande sensibilité, utiles en navigation par exemple. Enfin, à de telles températures, la nature quantique des particules se révèle aussi à nos yeux dans le phénomène de condensation de Bose-Einstein, où les atomes perdent leur « individualité » pour former ensemble un « superatome » dont le comportement est régi par les règles de la mécanique quantique. Il s'agit là d'étudier un nouveau comportement de la matière jusqu'alors inconnu.

Les atomes refroidis

L'action mécanique de la lumière sur les objets matériels avait été pressentie dès le début du xviie siècle par Kepler. Il expliquait ainsi que, si la queue des comètes est toujours orientée à l'opposé du Soleil, c'est en raison de la pression exercée par la lumière solaire sur les particules qui composent cette queue. Depuis lors, on a appris à maîtriser cette force radiative qui peut alors conduire à un refroidissement (affinement de la distribution de vitesse autour d'une vitesse moyenne) ou à un piégeage (confinement dan [...]


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ATOME

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Dans le chapitre « L'atome de Thomson-Lorentz »  : […] Ce ne fut qu'à la fin du xix e siècle que la notion d'atome comme particule indivisible fut mise en doute. Les expériences sur les décharges électriques dans les gaz raréfiés et l'étude des rayons cathodiques ont amené à la découverte de très légères particules, chargées électriquement, les électrons . Dotés d'une charge négative, la plus petite déterminée expérimentalement jusqu'à nos jours, et […] Lire la suite

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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 de départ la découvert […] Lire la suite

BOHR NIELS (1885-1962)

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Dans le chapitre « Théorie de la constitution des atomes »  : […] La découverte des électrons, particules environ 2 000 fois plus légères que l'atome d'hydrogène et portant toutes la même quantité de charge électrique négative, avait conduit les physiciens, dès le début de ce siècle, à concevoir l'atome comme un système complexe, formé d'une distribution de masse et de charge positive et d'un certain nombre d'électrons liés à cette masse par l'attraction électr […] Lire la suite

COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )

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Prix Nobel de physique 1997, professeur au Collège de France où il occupe la chaire de physique atomique et moléculaire de 1973 à 2004 après avoir exercé à la faculté des sciences de Paris, mais aussi membre de l'Académie des sciences (1981) et médaille d'or du C.N.R.S. (1996), Claude Cohen-Tannoudji épouse avec évidence sa double vocation de chercheur et d'enseignant. Son nom est associé au déve […] Lire la suite

CURIE LES

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Dans le chapitre « Radioactivité et théorie de l'atome »  : […] Ernest Rutherford avait élaboré, en 1912, un modèle d'atome où des électrons gravitaient autour d'un noyau positif. En 1913, Niels Bohr y introduisit la notion de quantum d ' action , proposée par Max Planck en 1900, et donna à ce modèle une forme quasi définitive. Les connaissances acquises en radioactivité ont, dès lors, commandé l'évolution de la théorie atomique. L'idée de transmutation se pré […] Lire la suite

DESCRIPTION DE L'ATOME

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Ernest Rutherford (1871-1937) propose en 1911 un modèle planétaire de l'atome. L'interprétation des résultats expérimentaux obtenus par ses collaborateurs Hans Geiger et Ernest Marsden sur la déviation violente des rayons α une mince feuille d'or lui permet de comprendre qu'un atome est constitué d'un noyau extrêmement dense et chargé positivement, entouré par des électrons. En 1913, le physicien […] Lire la suite

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Physicien russe, Vitaly N. Efimov est né en 1938 à Leningrad (aujourd’hui Saint-Pétersbourg). Après sa thèse soutenue en 1966 à l’institut physico-technique Ioffe de cette ville, Efimov a publié en décembre 1970 un court article de deux pages intitulé « Niveaux d’énergie dus aux forces résonantes à deux corps dans un système à trois corps » dans la revue européenne Physics Letters . Il y démontr […] Lire la suite

ÉTAT, physique atomique et nucléaire

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Description la plus complète d'un atome ou d'un noyau. Dans le formalisme de Heisenberg, un état correspond à un vecteur propre de la matrice décrivant le système. À un état correspond une valeur de l'énergie et une seule, que le système soit placé ou non dans un champ extérieur, mais plusieurs états peuvent avoir la même énergie : on dit alors qu'il y a dégénérescence. Dans le formalisme matric […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Philippe BOUYER, Georges LÉVI, « ATOMIQUE PHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/