QUANTIQUE PHYSIQUE

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Physique quantique

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James Maxwell

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Conférence d'Einstein

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Erwin Schrödinger

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Née avec le xxe siècle, établie sur des bases claires à partir de 1925, la physique quantique s'est imposée comme l'outil nécessaire pour décrire les phénomènes à l'échelle atomique (et même certains phénomènes à plus grande échelle). La physique quantique implique une révision radicale des concepts habituels, tirés de notre expérience à notre échelle ; elle représente une véritable révolution qui se fonde sur au moins quatre principes. D’abord, des grandeurs physiques, que l'on imaginait continues, sont en fait discrètes (c'est-à-dire prennent des valeurs séparées les unes des autres) et ne peuvent varier que par « sauts » discontinus : ces grandeurs sont quantifiées. Ensuite, il est impossible de mesurer simultanément toutes les grandeurs attachées à un système physique ; par exemple la position et la vitesse : la notion de trajectoire n'a pas de sens à l'échelle des particules. Troisièmement, le déterminisme classique est remis en cause par l'inévitable interprétation probabiliste des résultats de mesures. Enfin, des systèmes physiques peuvent apparaître comme corrélés, même s'ils sont très distants les uns des autres : il y a ainsi, dans certains cas, non-séparabilité entre plusieurs systèmes.

Physique quantique

Physique quantique

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La description de l'atome et de ses constituants a nécessité l'élaboration d'une nouvelle physique, appelée physique quantique.En décembre 1900, Max Planck propose de décrire la matière chauffée comme un ensemble d'oscillateurs vibrants dont les échanges d'énergie sont « composés d'un... 

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Tous ces aspects ont suscité des doutes, des incompréhensions, des discussions passionnées qui ont marqué fortement l'histoire de la physique, voire de la pensée philosophique. Pourtant, si l'on examine son mode de fonctionnement en évitant de s'enfermer dans une représentation inadéquate, la physique quantique n'a rien de fondamentalement mystérieux. Surtout, elle a reçu et reçoit tous les jours, jusque dans les applications à notre vie quotidienne, des confirmations éclatantes.

La naissance de la physique quantique

L'état de la physique à la fin du XIXe siècle

Depuis toujours, l'homme s'efforce de comprendre et de prévoir les phénomènes naturels. À la fin du xixe siècle, cet effort aboutit, en physique, à des succès impressionnants : presque tous les phé [...]

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  • : directeur de recherche au C.N.R.S., centre de physique théorique, École polytechnique, Palaiseau

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Autres références

«  QUANTIQUE PHYSIQUE  » est également traité dans :

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
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Dans le chapitre « Théorie des antiparticules »  : […] vitesses sont en jeu. L'autre grand progrès résulte de l'apparition de la mécanique quantique, qui traite des processus microscopiques. Cependant, la mécanique quantique, telle qu'elle fut formulée par Bohr, de Broglie, Heisenberg, Schrödinger..., est malheureusement non relativiste, c'est-à-dire n'est valable que si la vitesse des particules […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/#i_89231

ATOME

  • Écrit par 
  • José LEITE LOPES
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Dans le chapitre « Atome et mécanique quantique »  : […] La théorie fondamentale de la physique atomique, la mécanique quantique (cf. physique quantique), fut formulée en 1924-1925, grâce aux recherches de De Broglie, Schrödinger, Heisenberg ainsi que de Born, Jordan et Dirac […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/#i_89231

ATOME HABILLÉ

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
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La théorie de l'« atome habillé » est une méthode de mécanique quantique permettant de calculer de manière simple et facile à interpréter les phénomènes qui se produisent lorsqu'un atome interagit avec un champ électromagnétique très intense résonnant ou voisin d'une résonance (la résonance est le cas où l'énergie d'un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome-habille/#i_89231

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
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Dans le chapitre « La structure des atomes »  : […] La détermination de la structure des atomes résulte du remarquable travail des physiciens théoriciens qui ont construit la mécanique quantique, outil indispensable pour résoudre le problème très complexe des atomes ; les expérimentateurs ont éprouvé la validité de cette théorie en réalisant des expériences d'une très grande précision. Un atome est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-atomique/#i_89231

BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
  •  • 949 mots

interdites décroissent. Nous n'avons considéré jusqu'ici que des notions d'énergie ; il reste à préciser les états quantiques qui correspondent à ces niveaux d'énergie. Pour cela, il convient de résoudre l'équation de Schrödinger décrivant un électron se déplaçant dans un potentiel dont la forme détaillée est a priori très complexe. Dans un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-bandes-d-energie/#i_89231

BELL INÉGALITÉ DE ou THÉORÈME DE BELL

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 1 185 mots

Formule de mécanique quantique reliant les probabilités de certains phénomènes particulaires, l'inégalité de Bell joue un rôle extrêmement important dans le débat sur l'interprétation de la mécanique quantique. Trouvée en 1964, elle a montré qu'il existait des expériences particulières où les prédictions de la mécanique quantique usuelle (dite de l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bell-theoreme-de-bell/#i_89231

BELL JOHN STEWART (1928-1990)

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB
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entre mesures possibles, qu'il mit au point en 1964. Elles ont une portée philosophique aussi bien qu'une grande importance en physique quantique. Ces inégalités permettent de tester expérimentalement si l'incertitude associée aux prédictions probabilistes de la mécanique quantique (concernant certains phénomènes particuliers) correspond […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/john-stewart-bell/#i_89231

BETHE HANS (1906-2005)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 781 mots

Il reprend ses recherches théoriques à Cornell dès la fin de la guerre ; en 1947, son étude du calcul quantique des niveaux d'énergie atomiques contribue de façon essentielle à l'élaboration de l'électrodynamique quantique, dont l'expression sera achevée peu après par Richard Feynman, Julian Schwinger et Schin'ichiro Tomonaga […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hans-bethe/#i_89231

BIG BANG

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 2 530 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La cosmologie relativiste »  : […] Les années 1930 voient la mise en place de la seconde révolution scientifique qui, avec celle de la relativité, a secoué le xxe siècle, celle de la physique quantique. Lemaître est le premier à comprendre que les conditions physiques de l'Univers passé (forte densité et température […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/big-bang/#i_89231

BOHR NIELS (1885-1962)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 127 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La complémentarité »  : […] mathématique logiquement cohérente de toute la théorie, comprenant à la fois les conditions quantiques et le principe de correspondance (1925). L'élément essentiellement nouveau de ce formalisme est le remplacement des grandeurs de la théorie classique par des opérateurs, dont l'algèbre est non commutative. Les conditions quantiques prennent la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/niels-bohr/#i_89231

BORN MAX (1882-1970)

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 393 mots
  •  • 2 médias

En mécanique quantique, on lui doit principalement la représentation des grandeurs physiques par des matrices, l'interprétation statistique de la fonction d'onde de Schrödinger ; l'« approximation de Born » (1926), en théorie des collisions, valable pour les particules rapides, permet l'application de la méthode des perturbations ; l'« […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/max-born/#i_89231

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 756 mots

Dans le chapitre « Le principe de la condensation de Bose-Einstein »  : […] La condensation de Bose-Einstein est un phénomène purement quantique ; elle plonge ses racines dans un monde qui n'a rien d'intuitif. La plupart des effets quantiques se manifestent soit dans le domaine microscopique, soit à basse température. Cette condensation ne déroge pas à la règle puisqu'elle apparaît lorsqu'on se rapproche du zéro absolu (— […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_89231

BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

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

Dans le chapitre « Recherches ultérieures »  : […] explicitement parti contre l'interprétation statistique du comportement des particules dans l'espace-temps. Dès lors, la mécanique quantique devient pour lui une théorie incomplète. Comme Erwin Schrödinger, Niels Bohr, et avec quelques collaborateurs, Louis de Broglie essaie alors d'exprimer la dualité onde-corpuscule au moyen d'une théorie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-de-broglie/#i_89231

CASIMIR EFFET

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 330 mots

L'effet Casimir est l'une des plus remarquables prédictions de la théorie quantique, puisqu'il touche à la nature même de l'état fondamental de l'électrodynamique, ce qu'il est convenu d'appeler le « vide quantique ». Contrairement au vide classique, proche du néant, l'état de plus basse énergie d'une théorie quantique est peuplé d'états virtuels […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-casimir/#i_89231

CHAMPS THÉORIE DES

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

Dans le chapitre «  Théorie quantique des champs : l'électrodynamique quantique »  : […] xxe siècle à considérer que le champ électromagnétique devait être quantifié, les interactions résultant de l'émission et de l'absorption de grains électromagnétiques, appelés photons, ces quanta ayant toutes les caractéristiques attachées jusque-là aux corpuscules. De masse nulle, de moment angulaire intrinsèque (le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-champs/#i_89231

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 115 mots

Construite sur le modèle de l'électrodynamique, la théorie de la chromodynamique quantique explique l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Fondée sur un principe abstrait de symétrie, dite de jauge, elle repose sur l'existence d'une charge dite de « couleur » portée par les quarks présents dans les protons et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chromodynamique-quantique/#i_89231

COMPLEXITÉ, mathématique

  • Écrit par 
  • Jean-Paul DELAHAYE
  •  • 1 627 mots

Dans le chapitre « La complexité algorithmique »  : […] seulement la compréhension du problème du coût énergétique minimum du calcul et des calculs réversibles s'appuie sur la théorie algorithmique de l'information, mais celle-ci joue un rôle clé dans une révolution dont tout laisse prévoir qu'elle occupera une place considérable dans l'avenir : l'introduction de la mécanique quantique en informatique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/complexite-mathematique/#i_89231

COMPTON EFFET

  • Écrit par 
  • Michel BAUBILLIER, 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 556 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Un succès de l'électrodynamique quantique »  : […] La description théorique de l'effet Compton est fournie actuellement par la mécanique quantique relativiste appelée également théorie des champs. L'interaction entre le photon et l'électron étant purement électromagnétique, ce problème fut rapidement résolu et la solution est fréquemment citée pour illustrer le succès de cette nouvelle mécanique. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-compton/#i_89231

CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 1 228 mots

Dans le chapitre « La théorie quantique »  : […] En fait, si la physique microscopique ne peut éliminer la dichotomie du continu et du discontinu, la théorie quantique, née avec le xxe siècle, qui la régit, va mettre en œuvre cette dualité de façon originale. Considérons ses objets types, les quantons. Ils relèvent du discontinu, en ceci qu'ils […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/continuite-et-discontinuite-physique/#i_89231

CORNELL ERIC A. (1961-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 404 mots

le groupe de Carl Wieman à l'université du Colorado à Boulder, où il est nommé professeur deux ans plus tard. Il se consacre alors à la recherche du condensat de Bose-Einstein, état prédit en 1924 par Satyendranath Bose et Albert Einstein, dans lequel les atomes sont sujets d'un étrange comportement collectif qui ne se décrit simplement qu'en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eric-a-cornell/#i_89231

DÉCOUVERTE DE L'ANTIMATIÈRE

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

Le théoricien britannique Paul Dirac (1902-1984) prédit, en 1931, que, par nécessité de cohérence mathématique, une théorie quantique et relativiste doit associer à toute particule, comme l'électron, un alter ego de charge opposée. Le 2 août 1932, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/decouverte-de-l-antimatiere/#i_89231

DÉCOUVERTE DE L'EFFET JOSEPHSON

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 230 mots

se comportent les électrons d'une jonction entre deux supraconducteurs. Il explique que, par un effet purement quantique, les électrons se groupent en paires pour passer sous la barrière de potentiel qui caractérise la différence des deux matériaux. Il en déduit deux effets remarquables : d'une part, qu'un supercourant doit apparaître même en l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/decouverte-de-l-effet-josephson/#i_89231

DÉGÉNÉRESCENCE, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 644 mots

quantique utilisé pour classifier les états stationnaires de tout système physique. En théorie quantique, on entend par état stationnaire un état caractérisé par une énergie bien définie, invariable dans le temps. Les valeurs possibles des énergies des états stationnaires forment une suite (spectre d'énergie) en général […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/degenerescence-physique/#i_89231

DIRAC PAUL (1902-1984)

  • Écrit par 
  • Richard J. EDEN, 
  • Eduardo de RAFAEL
  •  • 1 529 mots
  •  • 2 médias

est l'une des plus illustres personnalités scientifiques de notre époque. Sa formulation des lois fondamentales de la mécanique quantique et sa découverte de l'équation relativiste de l'électron le placent au même rang que Newton et Einstein dans l'histoire des sciences et des idées nouvelles […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paul-dirac/#i_89231

ÉNERGIE - La notion

  • Écrit par 
  • Julien BOK
  •  • 7 640 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Mécanique quantique »  : […] La mécanique classique s'est révélée incapable d'interpréter certains phénomènes physiques découverts au début du xxe siècle et les physiciens ont dû développer une nouvelle théorie : la mécanique quantique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-la-notion/#i_89231

ÉPISTÉMOLOGIE

  • Écrit par 
  • Gilles Gaston GRANGER
  •  • 13 083 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Sciences formelles, sciences empiriques »  : […] sans doute aux discussions et aux spéculations audacieuses qu'a déclenchées la physique des quanta. Un formalisme résolument abstrait produit ici un modèle des phénomènes non plus directement dans un cadre d'espace et de temps, mais dans un « espace de fonctions ». Les grandeurs qui décrivent dans la physique antérieure les événements n' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/epistemologie/#i_89231

ÉTAT, physique atomique et nucléaire

  • Écrit par 
  • Pierre MOYEN
  •  • 220 mots

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/etat-physique-atomique-et-nucleaire/#i_89231

EXCITON

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 599 mots

Quasi-particule utilisée en physique quantique pour décrire la propagation de l'énergie dans un diélectrique ou dans un semiconducteur par le mécanisme du transfert graduel (d'une molécule à la suivante). L'énergie transférée est une énergie d'excitation (« transfert d'excitation ») et les molécules […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/exciton/#i_89231

FERMI ENRICO (1901-1954)

  • Écrit par 
  • P. M. HEIMANN, 
  • Eduardo de RAFAEL
  •  • 1 831 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Découverte de la théorie statistique quantique »  : […] les unes des autres dut être abandonnée quand furent introduites les lois de la mécanique quantique pour laquelle les molécules sont indiscernables. Mais, alors que dans la théorie statistique de Bose-Einstein aucune restriction n'est faite quant au nombre de particules qui peuvent se trouver dans un état quantique donné, Fermi montra que si ces […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/enrico-fermi/#i_89231

FEYNMAN RICHARD PHILLIPS (1918-1988)

  • Écrit par 
  • Alain LAVERNE
  •  • 2 175 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « De Far Rockaway à Princeton »  : […] thèse de doctorat, soutenue en mai 1942, est consacrée au principe de moindre action en mécanique quantique pour des systèmes non relativistes. Dans celle-ci, Feynman montre que les amplitudes de transition calculées au moyen d'intégrales de chemins permettent une formulation plus efficace que la notion de fonction d'ondes lorsqu'on a affaire à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/richard-phillips-feynman/#i_89231

FORMULATION DE L'ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 122 mots

La procédure de « renormalisation » proposée indépendamment en 1948 par le Japonais Shinichiro Tomonaga et les Américains Richard Feynman et Julian Schwinger résout de façon extrêmement ingénieuse une difficulté majeure de la théorie quantique de l'électromagnétisme et lui donne le statut de théorie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/formulation-de-l-electrodynamique-quantique/#i_89231

FRANCK JAMES (1882-1964)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 387 mots

Né le 26 août 1882 à Hambourg (Allemagne), James Franck étudia à Heidelberg puis à Berlin, où il soutint sa thèse de doctorat en 1906 ; après une courte période passée à Francfort, il fit ses recherches à l'université de Berlin puis à l'institut Kaiser-Wilhelm de Berlin-Dahlem, avant de rejoindre en 1920 l'université de Göttingen, dont l'importance […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/james-franck/#i_89231

GELL-MANN MURRAY (1929-    )

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 389 mots

Physicien théoricien américain, né à New York le 15 septembre 1929. Nommé en 1952 professeur assistant à l'université de Chicago, Gell-Mann rejoint en 1955 le California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Il y est nommé professeur de physique théorique en 1967. Lauréat du prix Nobel de physique en 1969, Gell-Mann est à l'origine des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/murray-gell-mann/#i_89231

GLAUBER ROY (1925-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 570 mots

Pauli. Il enseigne un an à Caltech pour assurer le cours de Richard Feynman pendant le séjour de celui-ci au Brésil, puis rejoint définitivement l'université Harvard en 1952. Ces années de formation permettent à Glauber d'appliquer les principes de la théorie quantique des champs dans les domaines de la physique nucléaire et de l'optique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/roy-glauber/#i_89231

HAROCHE SERGE (1944-    )

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

Avec des expériences de plus en plus sophistiquées, il a étudié des systèmes de plus en plus simples, jusqu'au point où la matière n'est composée que d'un atome et du rayonnement d'un photon. À ce stade, ces expériences illustrent directement les postulats fondamentaux de la physique quantique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/serge-haroche/#i_89231

HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 503 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Mécanique quantique »  : […] Au moment où Heisenberg arrivait à Copenhague, en 1924, Bohr et Kramers consacraient leurs efforts à l'examen de la portée du principe de correspondance. On peut analyser le mouvement classique des électrons d'un atome en ses composantes périodiques et leurs harmoniques (multiples entiers m […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/werner-karl-heisenberg/#i_89231

HIGGS BOSON DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 572 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Le modèle standard des interactions fondamentales »  : […] des forces fondamentales (si l'on excepte la gravitation qui échappe à cette description) repose sur trois piliers : la mécanique quantique qui associe onde et particule comme deux aspects d'un même objet physique, la théorie des champs qui explicite la propagation et les interactions de ces objets, les groupes de symétrie qui contraignent la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/boson-de-higgs/#i_89231

HIGGS MÉCANISME DE

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

plus tard par un second article publié par Physical Review Letters. Dans le cadre de la théorie quantique des champs, les auteurs insistent sur l'importance de la structure du « vide quantique » par rapport aux symétries des interactions que la théorie veut décrire. Des théoriciens avaient déjà remarqué l'intérêt des modèles physiques dans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanisme-de-higgs/#i_89231

INCERTITUDE

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 948 mots

désigne encore souvent sous le nom de « principe d'incertitude » de Heisenberg l'un des aspects essentiels de la théorie quantique ; la terminologie a d'ailleurs hésité, et on a parlé pendant un temps d'indétermination plutôt que d'incertitude. Il s'agit de l'impossibilité pour la théorie quantique d'attribuer simultanément une valeur numérique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/incertitude/#i_89231

INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme

  • Écrit par 
  • Bernard DIU
  •  • 4 623 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Électromagnétisme et mécanique quantique »  : […] E et magnétique B, satisfaisant aux équations de Maxwell. Lorsqu'on aborde la mécanique quantique, il s'avère que l'électromagnétisme ne peut pas y être introduit à travers les champs. Il y faut un pas de plus, qui apporte les « jauges » dont voici l'introduction […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-electromagnetisme/#i_89231

INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 946 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La chromodynamique quantique »  : […] permettent d'accéder à la compréhension moderne de l'interaction nucléaire forte. Dans le cadre de la chromodynamique, théorie quantique des champs construite à partir du modèle qu'est l'électrodynamique quantique, l'interaction nucléaire forte est la manifestation de quelques processus élémentaires mettant en jeu les quarks et les gluons. De […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-nucleaire-forte/#i_89231

INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 613 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les théories de jauge  »  : […] qui dilate l'échelle des longueurs, qu’il appelle « transformation de jauge ». Dans le cadre de la nouvelle mécanique quantique, cette transformation se traduit par la multiplication des fonctions d'ondes par une « phase ». L'ensemble de ces multiplications ayant la structure d'un groupe appelé U(1) par les mathématiciens, on parle d'invariance de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-unification-des-forces/#i_89231

INTRICATION QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 078 mots
  •  • 3 médias

Presque cent ans après sa naissance, la physique quantique s'est révélée indispensable à la description des atomes et des interactions fondamentales. Pratiquement inintelligible sans le recours à une formulation mathématique difficile d'accès, les tentatives de vulgarisation de ses concepts ont toujours dérouté l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/intrication-quantique/#i_89231

ISOSPIN

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 254 mots

Nombre quantique attaché à une symétrie interne des particules élémentaires, dont la représentation mathématique est identique à celle de la symétrie par rotation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isospin/#i_89231

ISOTROPIE & ANISOTROPIE

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 738 mots

Au sens général du terme, une grandeur physique (macroscopique ou microscopique) est anisotrope, ou isotrope, selon qu'elle dépend ou non de la direction suivant laquelle on la mesure. Ainsi, la densité d'un corps homogène ou la fonction de distribution des vitesses à l'équilibre thermodynamique sont des grandeurs isotropes, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isotropie-et-anisotropie/#i_89231

JAUCH JOSEF MARIA (1914-1974)

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 380 mots

Ses travaux portent sur la théorie de la diffusion des particules, le processus de la mesure en mécanique quantique, la causalité, les phénomènes irréversibles, les théories de jauge, etc. Sa contribution à l'axiomatisation de la théorie quantique des champs est un modèle de rigueur mathématique. Pendant son séjour aux États-Unis, il s'intéressa à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/josef-maria-jauch/#i_89231

JAUGE THÉORIE DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 476 mots

David J. Gross et son étudiant Frank Wilczek de l'université Princeton et H. David Politzer de l'université Harvard montrent de façon indépendante que cette situation paradoxale n'est qu'une des conséquences mathématiques d'une certaine classe de théories quantiques des champs, appelées théories de jauge non abéliennes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-de-jauge/#i_89231

JORDAN PASCUAL (1902-1980)

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 415 mots

Sa contribution majeure concerne la mécanique quantique, dont il a été l'un des fondateurs (avec Heisenberg et Born), dans la variante matricielle (1925-1927). On lui doit en outre la méthode de la « seconde quantification », universellement utilisée aujourd'hui en théorie des systèmes à plusieurs particules, pour les bosons (1927, avec Klein) et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pascual-jordan/#i_89231

JOSEPHSON BRIAN DAVID (1940-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 372 mots

de Cambridge, où il soutient sa thèse en 1964. Après un court séjour à l'université de l'Illinois, il retourne à Cambridge en 1967 et y devient professeur en 1974. Ses travaux théoriques sur les effets quantiques dans les solides lui valent de partager le prix Nobel de physique 1973 avec le Japonais Leo Esaki et le Norvégien Ivar Giaever […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/brian-david-josephson/#i_89231

JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFET

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 345 mots

L'effet Josephson prédit en 1962 par le théoricien britannique Brian Josephson est un ingrédient essentiel de la technologie électronique : il quantifie le passage d'un électron à travers une couche mince isolante séparant deux supraconducteurs. Une version magnétique de ce phénomène a été démontrée théoriquement en 2006 par les physiciens Hans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-josephson-magnetique/#i_89231

KETTERLE WOLFGANG (1957-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 322 mots

par interaction avec un faisceau laser et par évaporation. En 1993, Ketterle est nommé professeur assistant et Dave Pritchard lui confie la direction de son équipe de recherche. Le 29 septembre 1995, l'équipe de Ketterle observe la condensation de Bose-Einstein de 500 000 atomes de sodium, après un cycle de refroidissement de 9 secondes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-ketterle/#i_89231

KLITZING KLAUS VON (1943-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 314 mots

Né le 28 juin 1943 à Pozna« n (alors en Allemagne), Klaus von Klitzing rejoignit l'Allemagne de l'Ouest en 1945 lorsque la Pozanie fut restituée à la Pologne. Il fit ses études supérieures à Brunswick et à Würzburg, où, en 1972, il soutint sa thèse sur les propriétés de certains atomes en présence de forts champs magnétiques. Après un séjour à l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/klaus-von-klitzing/#i_89231

LANDAU LEV DAVIDOVITCH (1908-1968)

  • Écrit par 
  • Yakov SMORODINSKI
  •  • 2 076 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « L'œuvre scientifique et les publications »  : […] publie, avec A. Abrikossov, I. Pomenrantchouk et I. Khalatnikov, une série de travaux sur l'électrodynamique quantique. Les auteurs démontrent que l'interaction électromagnétique conduit à l'écrantage absolu de la charge ponctuelle et à la disparition obligatoire de l'interaction (« zéro de Moscou »), ce qui témoigne de la non-fermeture de l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lev-davidovitch-landau/#i_89231

LAUGHLIN ROBERT B. (1950-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 629 mots

à poursuivre ses études théoriques sur la physique des systèmes uni- et bidimensionnels. C'est alors, en 1982, que Horst L. Störmer et Daniel C. Tsui découvrent au M.I.T. une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations portent une fraction de la charge électrique élémentaire. Cet étonnant « effet Hall fractionnaire » est l'apparition d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-b-laughlin/#i_89231

LEE DAVID (1931-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 362 mots

ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une température de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-lee/#i_89231

LEGGETT ANTHONY J. (1938-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 348 mots

L'état superfluide – c'est-à-dire sans viscosité – de l'hélium sous sa forme habituelle (l'isotope 4He) à très basse température est compris, depuis sa découverte en 1938 par Piotr Kapitsa, comme dû au fait que ses atomes sont des bosons aptes à se « condenser » dans un même état quantique. En 1965, Leggett montre que l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/anthony-j-leggett/#i_89231

LONDON FRITZ (1900-1954)

  • Écrit par 
  • Alexei KOJEVNIKOV
  • , Universalis
  •  • 313 mots

Dans un ouvrage publié en 1927, London et le physicien Walter Heitler sont les premiers à expliquer la liaison moléculaire de l'hydrogène par la mécanique quantique. London s'efforce dès lors de trouver de nouvelles applications de la mécanique quantique en chimie. (Les forces de dispersion ou de London lui doivent leur nom.) Il se penche alors sur […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fritz-london/#i_89231

LUMIÈRE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 6 173 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Optique corpusculaire, le photon »  : […] phénomène. Au début du xxe siècle furent donc posées les bases de la physique quantique, qui concerne non seulement la lumière, mais également les objets de très petite taille (particules, atomes,...). Le physicien français Louis de Broglie associa une longueur d'onde aux particules ( λ = h/p […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_89231

LUMINESCENCE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 3 909 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Atomes et molécules isolés »  : […] Selon les lois de la mécanique quantique, les atomes isolés, ou assemblés en molécules, puis en solides, possèdent des niveaux d’énergie. Pour comprendre les phénomènes de luminescence, il faut essentiellement considérer les niveaux d’énergies associés aux états électroniques […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/luminescence/#i_89231

MAGNÉTISME

  • Écrit par 
  • Damien GIGNOUX, 
  • Étienne de LACHEISSERIE, 
  • Louis NÉEL
  •  • 15 770 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « Le moment magnétique atomique ou ionique »  : […] La mécanique quantique nous apprend que, le plus souvent, le moment cinétique total d'un atome ou d'un ion libre est la somme vectorielle J du moment cinétique orbital L des électrons, provenant de leur mouvement autour du noyau, et de leur moment […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetisme/#i_89231

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 055 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Masse et interactions »  : […] En effet, dans la physique quantique des particules et des interactions fondamentales, la notion de masse présente plusieurs aspects des plus intéressants. Rappelons tout d'abord qu'une interaction entre deux particules est comprise, dans le formalisme de la théorie quantique des champs, comme l'échange entre elles de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_89231

MASSE (notions de base)

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

Dans le chapitre « La masse des particules élémentaires »  : […] celle des électrons ou des neutrons, ni de parler d'une énergie « au repos ». De plus, les théories quantiques imposent une étonnante propriété à la valeur d'une masse : elle dépend du pouvoir de résolution du processus étudié. Ce phénomène – appelé renormalisation – affecte aussi bien les charges que les masses de toutes les particules ; il a été […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse/#i_89231

MATIÈRE (physique) - États de la matière

  • Écrit par 
  • Vincent FLEURY
  •  • 5 803 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Un état encore moins classique, le superfluide quantique »  : […] le xxe siècle a connu une révolution, avec la découverte des quanta et des propriétés quantiques des particules élémentaires. La nature ondulatoire et corpusculaire du rayonnement et de la matière a été démontrée au début du xxe siècle, d'abord pour la lumière, puis pour les particules de matière […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etats-de-la-matiere/#i_89231

MÉCANIQUE - Mécanique analytique

  • Écrit par 
  • Francis HALBWACHS, 
  • Jean-Marie SOURIAU
  •  • 3 807 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Mécanique quantique »  : […] Dès les origines (Bohr, 1918), il est apparu que le formalisme canonique était la clef de la formulation de la mécanique quantique. On adopte généralement la formulation de Dirac (1926) qui associe linéairement à chaque variable dynamique u un opérateur que nous noterons ûu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-mecanique-analytique/#i_89231

MICROÉLECTRONIQUE

  • Écrit par 
  • Claude WEISBUCH
  •  • 13 681 mots
  •  • 23 médias

Dans le chapitre « Les effets ondulatoires de l'électron »  : […] On sait, depuis les travaux de Louis de Broglie (1892-1927), qu'à chaque objet physique est associée une onde. Cette dualité onde-corpuscule donne bien sûr naissance à un ensemble de propriétés très variées puisqu'elle associe à des manifestations particulaires – localisation, quantification... – des effets ondulatoires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microelectronique/#i_89231

MONOPÔLE MAGNÉTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 859 mots

Dès 1931, Paul Dirac montre que, dans le formalisme quantique, l'existence de monopôles magnétiques expliquerait que les charges électriques sont toutes multiples d'une charge électrique élémentaire, celle de l'électron. Dirac établit que la charge magnétique du monopôle doit correspondre à environ 68,5 fois la charge de l'électron, ce qui doit […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/monopole-magnetique/#i_89231

MULTIVERS

  • Écrit par 
  • Aurélien BARRAU
  •  • 2 095 mots

Dans le chapitre « Manières de faire des mondes : un multivers gigogne »  : […] La mécanique quantique, l'autre grande révolution physique du xxe siècle, peut elle aussi conduire à l'existence d'univers multiples. L'interprétation du physicien Hugh Everett, III (1930-1982) – qui n'est indiscutablement pas la plus orthodoxe mais qui présente l'immense avantage de ne nécessiter […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/multivers/#i_89231

NANOTECHNOLOGIES

  • Écrit par 
  • Claude WEISBUCH
  •  • 6 261 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Les effets quantiques dans les composants »  : […] dans les composants électroniques sont exploitées depuis la fin des années 1970. Les transistors à gaz d'électrons bidimensionnels sont apparus au début des années 1980. Lorsque l'épaisseur de la couche semiconductrice d'un transistor devient inférieure à 20 nanomètres, le mouvement des électrons perpendiculairement à la couche est quantifié. L' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nanotechnologies/#i_89231

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 109 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Les propriétés du noyau atomique »  : […] Encore faut-il garder à l'esprit que le caractère quantique de la physique des noyaux ne permet de parler que de rayon moyen défini à partir d'une fonction d'onde exprimant une probabilité de présence ; la densité nucléaire décroît brutalement sur une épaisseur de quelques dixièmes de femtomètre (10—15 m […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/#i_89231

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique

  • Écrit par 
  • Luc VALENTIN
  •  • 10 314 mots
  •  • 18 médias

Dans le chapitre « Modèle rotationnel »  : […] du système par rapport à l'axe de rotation et où →J = Iω est son moment cinétique. La transposition quantique de cette expression est facile à deviner : remplacer J2 par ses valeurs propres 12J(J + 1). Effectivement, les spectres de basse énergie (fig. 14) suivent une loi en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/#i_89231

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

  • Écrit par 
  • Marc LEFORT, 
  • Bernard PIRE
  •  • 7 206 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre «  Les collisions entre noyaux »  : […] entre charges. L'autre modèle est celui à particules indépendantes organisées selon les règles de la mécanique quantique, comme dans le cas des électrons du cortège atomique. Le noyau est un puits de potentiel, c'est-à-dire un espace dans lequel s'exercent des forces. Les nucléons s'agitent dans ce puits selon des mouvements indépendants les uns […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-faisceaux-d-ions-lourds/#i_89231

OBJET

  • Écrit par 
  • Gilles Gaston GRANGER
  •  • 8 222 mots

Dans le chapitre « L'objet scientifique irréductible à l'objet perçu »  : […] pratique usuelle qu'à un certain niveau de la construction. Le cas des objets « quantiques » est à cet égard tout à fait frappant. Quelle que soit, ici encore, la part faite à l'arbitraire des interprétations de structures mathématiques très abstraites, on ne peut refuser de constater que le modèle proposé sous différentes formes par la mécanique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/objet/#i_89231

ONDES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 574 mots

Dans le chapitre « Physique quantique »  : […] En proposant en 1924 d’associer à toute particule une onde, Louis de Broglie élargit la notion d’onde à la description de la matière. Cette mécanique ondulatoire, qui deviendra la physique quantique, abolit la frontière entre le monde des particules et celui des phénomènes ondulatoires. La réalisation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-physique/#i_89231

ONTOLOGIE

  • Écrit par 
  • Paul RICŒUR
  •  • 15 647 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Physique quantique et réalisme critique »  : […] Comme on l'a signalé plus haut, c'est la théorie quantique qui a porté ce débat à son degré le plus aigu. Et ce sont les créateurs mêmes de la mécanique quantique qui ont introduit l'énorme débat philosophique qui, loin de s'apaiser, ne cesse de susciter de nouvelles positions. La sorte de philosophie que Bohr, Heisenberg, Pauli ont élaborée dans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ontologie/#i_89231

OSHEROFF DOUGLAS DEAN (1945-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 364 mots

à une température de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996. Osheroff était devenu professeur à l'université Stanford en Californie en 1987 après quinze ans de recherches dans les laboratoires de la compagnie Bell-A.T.T […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/douglas-dean-osheroff/#i_89231

PAQUETS D'ONDES

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 504 mots

En théorie quantique, l'état le plus général d'une particule libre est décrit par un paquet d'ondes planes monochromatiques « associées » (ondes de De Broglie). La correspondance particule-paquet est régie par les formules hk/2π = p, hω/2π = W, h étant la constante de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paquets-d-ondes/#i_89231

PARITÉ, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 164 mots

La parité désigne aussi le nombre quantique d'une particule, ou d'un système de particules, relatif au comportement de sa fonction d'onde dans une symétrie par rapport à l'origine. La symétrie par parité se traduit par la conservation du nombre quantique de parité lors de la transformation d'un système, par exemple dans la désintégration forte ou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/parite-physique/#i_89231

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 166 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Les interactions fondamentales »  : […] En physique quantique, ce vide est très mouvant dans le sens qu'il est très sensible à l'apparition éventuelle des paires de particule-antiparticule ou des bosons vecteurs. Toute la physique est potentiellement présente dans le vide. Néanmoins, si tout champ peut apparaître dans le vide de façon spontanée par fluctuation quantique, quand on l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_89231

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 728 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Caractéristiques générales »  : […] n est impair. Les noyaux d'hélium ou les molécules d'hydrogène sont ainsi des bosons composites. Les ensembles de bosons obéissent à la loi statistique de Bose-Einstein qui quantifie la probabilité d'occupation d'un état d'énergie E à température T comme inversement proportionnelle au facteur exp(E /kT […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_89231

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 246 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Oscillations de neutrinos »  : […] Ce phénomène éventuel est de nature typiquement quantique, résultant des propriétés de la fonction d'onde […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_89231

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Hadrons

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 240 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre «  Caractéristiques »  : […] (10—15m), c'est-à-dire le milliardième de micromètre. La compréhension actuelle des hadrons est formulée dans le cadre des lois de la physique quantique relativiste. Chaque hadron est caractérisé principalement par sa masse, sa charge électrique éventuelle et par un moment cinétique intrinsèque, appelé spin. Par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-hadrons/#i_89231

PAULI WOLFGANG (1900-1958)

  • Écrit par 
  • Charles P. ENZ
  •  • 2 218 mots
  •  • 1 média

prodige, « le fouet de Dieu », « la conscience » de la physique théorique de son temps, le fils spirituel d'Einstein, Wolfgang Pauli, l'un des jeunes génies révolutionnaires de la physique quantique, au cours d'une réflexion rétrospective sera amené à constater qu'il fut en fait plus « un classique qu'un révolutionnaire […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-pauli/#i_89231

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photons-twistes/#i_89231

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

  • Écrit par 
  • Roland OMNÈS
  •  • 10 732 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Les fondements de la physique contemporaine »  : […] La description de l'état de ces systèmes se fait grâce à la mécanique quantique. Celle-ci constitue un cadre logique et un ensemble de formes mathématiques qui représentent correctement les systèmes de particules. La mécanique quantique traite des probabilités de l'observation et de la mesure, et elle comporte intrinsèquement, comme on l'a vu, des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-les-fondements-et-les-methodes/#i_89231

PLANCK CONSTANTE DE ou QUANTUM D'ACTION

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 159 mots

reproduire le spectre de la lumière émise par un corps chauffé, ce concept qui introduit le discontinu dans la description de phénomènes élémentaires est à la base de la physique quantique. La physique classique apparaît comme une approximation valable lorsque les quantités considérées sont grandes devant h […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/planck-quantum-d-action/#i_89231

PLANCK MAX (1858-1947)

  • Écrit par 
  • Josef SMOLKA
  •  • 1 960 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La découverte de la formule du rayonnement »  : […] de la Société allemande de physique à Berlin, ne consiste pas dans une opération formelle ou dans l'habileté mathématique. Elle réside surtout dans l'interprétation révolutionnaire de la signification physique de la constante h. Planck lui donna dès l'abord le nom de quantum élémentaire d'action, à la fois parce qu'elle a les dimensions d'une […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/max-planck/#i_89231

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2016

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 078 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) […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2016/#i_89231

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2013

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

Dans le cadre de la physique quantique, ces auteurs (le premier en commun avec l'Américain Robert Brout) donnent un rôle fondamental à la structure du « vide quantique » par rapport aux interactions que la théorie veut décrire. En supposant qu’il existe un champ fondamental à plusieurs composantes et en permettant qu’il […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2013/#i_89231

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 374 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2012/#i_89231

QUANTUM DE PLANCK

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

Le 14 décembre 1900, Max Planck (1858-1947), professeur de physique à l'université de Berlin, propose, lors d'une séance de la Société allemande de physique, une vision radicalement nouvelle du rayonnement des corps portés à haute température. Deux mois plus tôt, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/quantum-de-planck/#i_89231

RELATIVITÉ - Relativité générale

  • Écrit par 
  • Thibault DAMOUR, 
  • Stanley DESER
  •  • 12 097 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Relativité générale, théorie quantique et unification »  : […] pour étudier l'interaction gravitationnelle à l'échelle microscopique, où entre en jeu le caractère quantique des particules élémentaires. Nous avons déjà noté, à propos de la radiation thermique des trous noirs de Hawking, qu'un champ gravitationnel classique peut influencer les propriétés quantiques de la matière ; nous allons maintenant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/relativite-relativite-generale/#i_89231

RÉSONANCE MAGNÉTIQUE

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

Dans le chapitre « Principe de la résonance magnétique »  : […] Il est utile de considérer, parallèlement à la précédente, une seconde description du phénomène de résonance magnétique basée sur la mécanique quantique. Si l'on mesure la projection d'un moment magnétique, nucléaire ou électronique, le long d'une direction fixée, on ne peut trouver qu'un nombre limité de valeurs bien déterminées ; on dit que le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/resonance-magnetique/#i_89231

RICHARDSON ROBERT COLEMAN (1937-2013)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 346 mots

ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une température de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-coleman-richardson/#i_89231

SCHRÖDINGER ERWIN (1887-1961)

  • Écrit par 
  • Pierre COSTABEL
  •  • 3 210 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Équation de Schrödinger »  : […] Dès 1926, en étudiant les rapports entre la mécanique quantique de Heisenberg-Born-Jordan et la sienne, Schrödinger prévoyait que son équation pouvait être équivalente à une autre, déduite de l'interprétation donnée par Dirac des équations canoniques de la dynamique classique (écrites à l'aide de la fonction H de Hamilton) dans le langage des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/erwin-schrodinger/#i_89231

SCHWINGER JULIAN SEYMOUR (1918-1994)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 408 mots

Si les travaux de Paul A. M. Dirac initièrent dès 1927 la compréhension moderne de l'électromagnétisme, il fallut attendre 1948 pour que les efforts conjugués de nombreux théoriciens viennent à bout d'une difficulté majeure de l'électrodynamique quantique et lui donnent le statut de théorie mathématiquement cohérente. On […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/julian-seymour-schwinger/#i_89231

SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

  • Écrit par 
  • Alain ASPECT, 
  • Philippe GRANGIER
  •  • 1 339 mots
  •  • 3 médias

Albert Einstein, père de la relativité, a joué un rôle majeur dans la genèse de la mécanique quantique, notamment en interprétant, en 1905, l'effet photoélectrique en termes de quanta lumineux, ou photons, ce qui lui vaudra le prix Nobel. Cependant, lorsque, vers la fin des années 1920, la théorie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/separabilite-et-non-separabilite-mecanique-quantique/#i_89231

SPIN DU PROTON

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 546 mots

Dans le chapitre « Quarks et gluons, particules élémentaires du noyau atomique »  : […] haute énergie et un noyau, ont montré que les protons et les neutrons étaient en fait des particules composites formées de quarks, d'antiquarks et de gluons. On pense depuis lors avoir compris comment ces champs élémentaires interagissent selon les lois simples de la chromodynamique, une théorie quantique dont les prémisses peuvent se résumer ainsi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin-du-proton/#i_89231

SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUE

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

Dans le cadre de la théorie quantique, l'idée géométrique et mécanique de mouvement de rotation propre perd sa signification intuitive, mais la notion de moment angulaire intrinsèque garde sa validité et son double rôle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin/#i_89231

STATISTIQUE MÉCANIQUE

  • Écrit par 
  • Berni J. ALDER, 
  • Bernard JANCOVICI
  •  • 5 923 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Statistique de Fermi-Dirac »  : […] Si les particules sont des fermions (c'est-à-dire des particules à spin demi-entier ; cf. particules élémentaires) identiques (par exemple, des électrons ou des nucléons), le principe de Pauli s'applique (cf. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-statistique/#i_89231

STÖRMER HORST (1949-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 324 mots

Il partage avec Daniel C. Tsui et le théoricien Robert B. Laughlin le prix Nobel de physique 1998 pour leur découverte de l'effet Hall quantique fractionnaire, effet où les électrons forment une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations portent une fraction de la charge électrique élémentaire. Cet étonnant état est formé par des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/horst-stormer/#i_89231

SUPERFLUIDITÉ

  • Écrit par 
  • Sébastien BALIBAR
  •  • 3 564 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Les tourbillons quantiques »  : […] La mécanique quantique décrivant l'ensemble de l'hélium superfluide par une fonction d'onde macroscopique ψ = ψ0eiϕ, solution de l'équation de Schrödinger, la vitesse superfluide Vs est proportionnelle au gradient de la phase ϕ, donc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/superfluidite/#i_89231

SUPRACONDUCTIVITÉ

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON, 
  • Jérôme LESUEUR, 
  • Pierre NÉDELLEC
  •  • 4 778 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « Paramètre d'ordre et expériences fondamentales »  : […] notion introduite à propos du modèle de G.L., est une fonction d'onde complexe qui décrit l'état quantique macroscopique dans lequel se trouvent condensées les paires de Cooper ; son amplitude donne la probabilité de présence, en un point, de paires d'électrons et varie peu en présence de champs faibles. En revanche, les variations rapides de sa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/supraconductivite/#i_89231

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre «  Les symétries de jauge »  : […] de cette quantité. Pour répondre à cette question, on doit d'abord rappeler que la physique quantique représente un objet microscopique par une fonction d'onde qui est un nombre complexe, avec un module et une phase. La phase n'est en général pas directement observable, mais elle a des conséquences non négligeables sur le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_89231

TOMONAGA SHIN'ICHIRO (1906-1979)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 309 mots

Né le 31 mars 1906 à Kyōto (Japon) et mort le 7 juillet 1979 à Tōkyō, Shin'ichiro Tomonaga fait ses études à l'université de Kyōto où il obtient sa thèse en 1929. Il rejoint alors l'université de Tōkyō et y fait toute sa carrière, y devenant professeur en 1941 puis président en 1956 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tomonaga/#i_89231

TRANSISTOR À ATOME UNIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 318 mots

alors un nanotransistor à effet de champ. Comme ce transistor a une taille atomique, son comportement est quantique dans le sens où le courant ne passe entre la source et le drain que lorsque le voltage appliqué correspond exactement à un niveau d'énergie de l'atome de phosphore. Malheureusement, ce montage ne fonctionne que lorsqu'il est refroidi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/transistor-a-atome-unique/#i_89231

TSUI DANIEL CHEE (1939-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 302 mots

Il partage avec son collaborateur Horst L. Störmer et le théoricien Robert B. Laughlin le prix Nobel de physique 1998 pour la découverte de l'effet Hall quantique fractionnaire, une nouvelle forme de fluide quantique dont les excitations portent une fraction de la charge électrique élémentaire. Cet étonnant état est formé par des électrons placés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/daniel-chee-tsui/#i_89231

VIDE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 794 mots

La théorie quantique cependant rend plus problématique encore cette idée, en interdisant la possibilité même d'une scène spatiale ainsi rendue vacante. C'est que toute portion de l'espace-temps, isolée par la pensée, doit se voir attribuer un contenu énergétique d'autant plus important que cette portion est petite. C'est là […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vide-physique/#i_89231

WEISSKOPF VICTOR (1908-2002)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 836 mots

de Göttingen (Allemagne), sous la direction duquel il obtient son doctorat en 1931. C'est pendant cette période qu'il écrit un célèbre article avec Eugene P. Wigner (Prix Nobel de physique 1963) sur l'application de la toute nouvelle théorie quantique relativiste à la largeur des raies spectrales d'un atome. Il effectue ses […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/victor-weisskopf/#i_89231

WIEMAN CARL E. (1951-    )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 403 mots

qui se révèle extrêmement utile au piégeage et au refroidissement des atomes. Rejoint par Eric Cornell en 1990, il se consacre à la quête du condensat de Bose-Einstein, état dans lequel les atomes se comportent à très basse température comme des ondes cohérentes identiques, à la façon des ondes lumineuses d'un laser. Les progrès rapides accomplis […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/carl-e-wieman/#i_89231

WIGNER EUGENE PAUL (1902-1994)

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 468 mots

En physique mathématique, Eugene Paul Wigner a été, avec H. Weyl, le codificateur de la méthode de la théorie des groupes en mécanique quantique, exposée dans son livre La Théorie des groupes et ses applications à la mécanique quantique des atomes (Gruppentheorie und ihre Anwendungen auf die Quantenmechanik der Atome, 1931). On lui doit […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eugene-paul-wigner/#i_89231

WINELAND DAVID JEFFREY (1944-    )

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

Physicien américain, colauréat du prix Nobel de physique 2012 pour « avoir mis au point des méthodes expérimentales novatrices permettant de mesurer et de manipuler des systèmes quantiques individuels ». Né le 24 février 1944 à Wauwatosa, près de Milwaukee (Wisconsin, États-Unis), David Jeffrey Wineland a passé sa jeunesse à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-jeffrey-wineland/#i_89231

YUKAWA HIDEKI (1907-1981)

  • Écrit par 
  • Michel PATY
  •  • 1 141 mots
  •  • 1 média

Yukawa compléta et poursuivit ces recherches décisives dans la direction d'une théorie quantique du champ scalaire, en collaboration avec de jeunes physiciens, Sakata Shoichi, Taketani Mitsuo, Kobayashi M., notamment. Il avait découvert entre-temps, avec Sakata, le mécanisme de désintégration du noyau par capture d'un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/yukawa/#i_89231

ZEEMAN EFFET

  • Écrit par 
  • Jean MARGERIE
  •  • 5 756 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Théorie quantique »  : […] 2, Effet Zeeman linéaire) et elle est complètement abandonnée de nos jours au profit d'une interprétation quantique parfaitement satisfaisante. En fait, les efforts déployés pour expliquer les diverses particularités de l'effet Zeeman ont joué historiquement un rôle important dans l'élaboration de la mécanique quantique actuelle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-zeeman/#i_89231

Voir aussi

Pour citer l’article

Claude de CALAN, « QUANTIQUE PHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/