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Nombre quantique

DéfinitionClassé sous :chimie , nombre quantique , atome de Bohr

Les nombres quantiques sont des nombres intervenant en mécanique quantique pour caractériser l'état des systèmes physiques.

En mécanique quantique, il apparaît en effet une structure discontinue à la place d'une structure continue pour bon nombre de grandeurs physiques. C'est le cas notamment de l'énergie et du moment cinétique orbital ou encore de spin.

Dans le cas de l'atome de Bohr, les niveaux d'énergies associés aux électrons forment des séries discrètes en liaison avec des nombres entiers. De même, le moment cinétique de ce type d'atome ne peut pas varier continument, en orientation et en valeur, dans l'espace et il intervient là aussi des nombres entiers.

Les études spectroscopiques ont montré qu'il existait une structure fine dans le spectre de l'atome d'hydrogène faisant intervenir des sous-niveaux d'énergies par rapport aux niveaux d'énergies principaux. Là aussi, la caractérisation de ces niveaux par des formules fait intervenir une série discrète de nombres liée à des valeurs demi-entières.

Ces nombres ont été baptisés des nombres quantiques et la terminologie est restée pour d’autres nombres formant des ensembles discrets et caractérisant des états quantiques de systèmes physiques. C'est le cas des nombres baryonique, leptonique et d'isospin ou encore d'étrangeté par exemple dans le monde des particules élémentaires.

Le nombre n intervenant dans la formule de Balmer

de l'atome de Bohr est appelé le nombre quantique principal et les nombres demi-entiers caractérisant les niveaux d'énergies fins sont en fait des nombres liés au moment cinétique intrinsèque de l'électron, le spin.

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