La physique quantique... quezako ?

La physique quantique... quezako ?
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Analyse
Publié le 01/12/2016 SCIENCES ET TECHNIQUES astronomie physique
Entre 1923 et 1927, une véritable révolution scientifique . Pour décrire les phénomènes à l'échelle atomique, s'opère
les scientifiques doivent renoncer aux concepts de la physique traditionnelle et élaborer une nouvelle mécanique.
Ce ne sont pas moins d'une vingtaine de physiciens et de mathématiciens qui se saisissent du problème. La
majorité d'entre eux obtiendra le prix Nobel.
Qui sont ces hommes à l'origine de cette révolution intellectuelle ? Quelle est l'actualité de leurs théories aujourd'hui
?
C'est au tout début du 20e siècle que naît la physique quantique. La matière apparaît comme un ensemble de petits
corpuscules, les atomes, dotés d'une position et d'une vitesse.
La révolution quantique par ceux qui l'ont faite
Max Planck, prix Nobel de physique en 1918
En 1900, Max Planck s'intéresse à un problème qui déroute la communauté
scientifique. Le problème du corps noir autrement nommé la . catastrophe ultraviolette
Pour résoudre les contradictions entre le spectre qu'émet le rayonnement du corps noir
et les prédictions théoriques de la physique classique, il pose l'hypothèse que les
échanges d'énergie entre la matière et la lumière se font de manière discontinue, par
petits paquets, qu'il nomme quanta. Comme il est convaincu du caractère continu de la
matière, et qu'il est par conséquent totalement opposé à l'idée atomiste, Max Planck
présente sa découverte - la - comme un simple outil mathématique constante de Planck
sans aucun fondement expérimental.
Albert Einstein, prix Nobel de physique en 1921
En 1905, Albert Einstein prend très au sérieux la constante de Planck et c'est grâce à
cette théorie qu'il explique l' . Il nomme les quanta d'énergie effet photoélectrique
lumineuse les . photons
La lumière considérée jusque-là comme une onde apparaît également comme un
ensemble de corpuscules.
Niels Bohr, prix Nobel de physique en 1922
Au début des années 1920, Niels Bohr pose les fondements de la physique quantique.
Il explique qu'à l'intérieur de l'atome, les électrons sont disposés sur des couches
spécifiques et qu'ils passent d'une couche à une autre en émettant de l'énergie sous
forme de photon.
C'est le qui décrit parfaitement la structure atomique avec un noyau modèle de Bohr
central et un agencement d'électrons disposés tout autour.
Il pose également comme hypothèse l'un des piliers de la physique quantique : le
principe de . Les électrons peuvent être dans plusieurs états à la superposition quantique
fois. La théorie quantique devient alors prédictive et permet de trouver la probabilité de
tel ou tel état selon la mesure réalisée.
Cette hypothèse est illustrée par la très célèbre expérience de pensée nommée le chat
.de Schrödinger
Einstein 100 ans après...

Erwin Schrödinger, prix Nobel de physique 1933
avec Paul Dirac
En 1925, Erwin Schrödinger pose les bases du
avec son équation formalisme quantique
mathématique - l' - qui équation de Schrödinger
reprend l'approche de Broglie sur la dualité onde
corpuscule.
Cette équation renforce l'interprétation probabiliste
de la physique quantique.
Werner Heisenberg, prix Nobel de physique en 1932
En 1927, Werner Heisenberg complète le versant probabiliste de la théorie quantique
avec son . Il énonce qu'il n'est pas possible de connaître principe d'incertitude
simultanément avec une totale précision deux propriétés d'une même particule telle
que sa vitesse et sa position.
A la recherche d'une théorie du tout
Les deux théories nées au début du 20e siècle, et qui ont révolutionné la physique,
sont pourtant incompatibles. La mécanique quantique bouleverse les certitudes
posées par le modèle d'Einstein. Les calculs qui en découlent laissent apparaître
l'incertitude qui la caractérise et son principe probabiliste s'oppose à toutes les
conceptions scientifiques de la réalité.
C'est pourquoi, Einstein considère que la mécanique quantique n'est pas aboutie et
que seule la méconnaissance de ses véritables lois explique ces paradoxes. Niels
Bohr, lui, considère que notre référence à la réalité macroscopique est beaucoup trop
importante et qu'il faut s'en dédouaner pour accepter que la matière, à l'échelle
microscopique, puisse obéir à des principes totalement différents.
Cela pose la : la relativité générale, théorie de problème de l'unification des deux théories
la gravité et la mécanique quantique, théorie de la matière et de ses interactions.
Les chercheurs, Paul Dirac et Richard Feynman, entre autres, ont réussi à appliquer à
la dimension quantique, le modèle standard physique composé des quatre forces
fondamentales : la force électrodynamique, la force nucléaire faible, la force nucléaire
forte et la gravité. Ils ont contribué à créer le , complété il y modèle standard des particules
a peu par la découverte du . boson de Higgs
Cependant, cette tentative d'unification présente des écueils car la quatrième force, la gravité, ne s'applique pas.
Aujourd'hui deux théories cherchent à unifier le monde quantique et les lois de l'univers: la et la théorie des cordes
. gravité quantique à boucles
A propos de l'auteur

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