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Interview : d'où vient la théorie des quanta ?

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La théorie des quanta est une théorie physique initiée au début du XXe siècle par des physiciens comme Planck, Einstein ou Niels Bohr. C'est elle qui fait le lien entre physique classique et physique quantique. Dans le cadre de sa série de vidéos Questions d'experts, sur la physique et l'astrophysique, l'éditeur De Boeck a interrogé Olivier Pujol, maître de conférence à l'Université de Lille, afin qu'il nous parle plus précisément de cette théorie.

En 1900, Planck interprète le rayonnement des corps en équilibre thermique en considérant la matière comme un ensemble d'oscillateurs dont l'énergie peut être quantifiée. C'est la première pierre de la théorie des quanta. De son coté, Einstein quantifie le rayonnement et introduit le quanta de lumière qui sera plus tard rebaptisé photon. Dès 1913, Bohr, en interprétant le spectre d'atomes d’hydrogène, estime que l'électron effectue des transitions énergétiques particulières. Une théorie plus tard approfondie par Louis de Broglie qui donne à ces atomes un aspect ondulatoire et plus largement à tout objet physique.

Cet aspect est normalisé plus tard par Schrödinger qui donne naissance à l'équation fondamentale de la mécanique quantique non relativiste. Par la suite Dirac introduit une formation relativiste à cette même mécanique. La physique quantique nouvellement née a pour principe fondamental la superposition des états. La propriété d'un objet n'est donc plus caractérisée par une seule valeur mais par un spectre de valeurs dont chacune dépend d'une probabilité déterminée par la fonction d’onde.

© De Boeck