Mécanique quantique

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La mécanique quantique est un domaine de la physique qui explique le comportement, la structure et le niveau d'énergie des atomes et des autres particules.

Quantique vient du latin quanta : "paquets", "quantités" (on dit "un quantum", "des quanta"). En effet, dans les domaines atomique et subatomique , les choses ne sont pas continues (on dit qu'elles sont discrètes)^[1]. Par exemple, un électron autour d'un noyau ne peut pas occuper n'importe quelles positions, mais uniquement certaines orbites.

[modifier] Généralités

Selon la mécanique quantique, la lumière n'est pas uniquement une onde ou des photons, mais un flux de photons qui se comportent tantôt comme des particules, tantôt comme une onde. La mécanique quantique explique également comment est constitué le noyau d'un atome, comment il se casse en deux (fission), comment il réagit quant il se joint à un autre (fusion) ou quelle quantité d'énergie il libère en se désintégrant (radioactivité).

[modifier] Grands noms de la mécanique quantique

Max Planck, le précurseur. Einstein, pour parvenir à sa théorie de quanta, s'est inspiré de ses travaux.
Edwin Schrödinger, celui qui a découvert l'équation qui porte son nom, un des piliers de la physique quantique.
Werner Heisenberg, qui a formulé le principe d'Heisenberg selon lequel on ne peut connaître précisément la vitesse et la position d'une particule : plus l'on dispose d'informations précises sur la vitesse, moins l'on connait avec précision sa position, et inversement. D'où les probabilités utilisées.
Louis de Broglie (prononcer Breuil), un français qui a complété les travaux d'Einstein avec sa "théorie sur la nature ondulatoire de l’électron"

[modifier] Le "quantum" : l'exemple de l'électron

Dans chaque atome, des électrons chargés négativement^[2] tournent autour du noyau chargé positivement. Ils se déplacent sur des orbites très précises, dont chacune a un niveau d'énergie déterminé et donc une distance au noyau précise. Lorsque l'atome est "excité" (en étant par exemple bombardé par un autre atome ou par de la lumière : il possède un surplus d'énergie), un électron peut sauter sur une orbite supérieure en absorbant une certaine quantité d'énergie. Puis, quand l'électron retombe sur son orbite d'origine (désexcitation), il libère l'énergie qu'il a accumulé sous la forme d'une onde lumineuse élémentaire : c'est un quantum (sous forme, ici, de photon). La quantité d'énergie libérée sous forme d'onde lumineuse est égale à la quantité d'énergie captée au cours du choc qui a servit à exciter l'électron. Pour avoir découvert cela, Albert Einstein a reçu le prix Nobel de Physique.

[modifier] Sources

Encyclopédie des sciences Larousse sur CD-ROM.

[modifier] Références

↑ La suite de nombres "1, 2, 3, 4, 5, 6, ..."n'est pas continue, parce qu'elle néglige les nombres décimaux ("1 ; 1,01 ; 1,02 ; 1,03 ; ..."). Elle se fait sur des intervalles (ici, de 1 en 1) ; elle est discrète. En mécanique quantique, c'est la même chose : il ne peut pas y avoir n'importe quelle quantité d'énergie, seulement des "paliers".
↑ Il s'agit de la charge électrique.