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Le prix Nobel Willis Lamb est décédé

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Le prix Nobel de physique Willis E. Lamb vient de décéder à l'âge de 94 ans, le 15 mai 2008. Sa découverte de ce que l'on appelle maintenant le déplacement de Lamb a été capitale pour le développement foudroyant de l'électrodynamique quantique relativiste juste après la seconde guerre mondiale.

Willis Lamb 2000. Crédit : University of Arizona

Né le 12 juillet 1913 à Los Angeles, et bien que destiné à devenir célèbre pour ses travaux expérimentaux, Willis Lamb a commencé par être un chercheur en physique théorique. Il fut en effet l'un des premiers élèves de thèse à Berkeley de Robert Oppenheimer, le fondateur de l'école de physique théorique américaine et le maître d'œuvre du projet Manhattan (la mise au point de la bombe atomique aux Etats-Unis).

Après avoir exploré, pour sa thèse, les propriétés électromagnétiques des noyaux, il rejoignit l'Université Columbia où il débuta ses travaux dans le domaine de la spectroscopie atomique micro-ondes.

Willis Lamb à l'Université de Columbia en 1955. Crédit : Arizona Board of Regents

En 1947, il découvrit que la structure fine de certains niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène n'était pas expliquée par la théorie relativiste des électrons établie par Paul Dirac à partir de sa fameuse équation d'onde. La même année, Hans Bethe en donna une première explication mais dans le domaine non relativiste. Ce fut la clé qui permit à Tomonaga, Schwinger et Feynman de vérifier que leurs théories quantiques relativistes de l'électromagnétisme était correctes.

Auparavant, l'électrodynamique quantique relativiste était bloquée par l'apparition de divergences infinies rendant absurdes tous les calculs un peu précis des processus d'interaction entre la matière et la lumière. Le résultat de Lamb, en montrant une modification de certains niveaux d'énergie, fut une preuve décisive de l'existence de l'apparition et de la disparition de paires de particules virtuelles et du bien-fondé des processus de renormalisation de la masse et de la charge des électrons introduits par Feynman et Schwinger.

Le point culminant de cette saga est sans conteste celui des conférences de Shelter Island où la plupart des protagonistes des développements de l'électrodynamique quantique se rencontrèrent en 1947.

Richard Feynman (assis avec un stylo) expliquant son approche de l'électrodynamique quantique. De gauche à droite debout : W. Lamb, K.K. Darrow, Victor Weisskopf, George E. Uhlenbeck, Robert E. Marshak, Julian Schwinger, David Bohm, De gauche à droite assis : J. Robert Oppenheimer (tenant sa pipe), Abraham Pais, Richard P. Feynman, Herman Feshbach. Crédit Nationala academy of sciences archives

L'incompréhension qu'y rencontra alors Feynman de la part d'Oppenheimer et Niels Bohr en particulier restera longtemps gravée dans les mémoires. Sa formulation de la théorie quantique des champs sous forme d'intégrale de chemin et avec ses fameux diagrammes stupéfia les physiciens d'alors.

Lamb reçut le prix Nobel de physique 1955 pour sa découverte. En 1974, il rejoignit l'Université de l'Arizona et finit par prendre sa retraite en 2002.

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