La théorie quantique en images

La théorie quantique nous confronte avec les paradoxes bizarres qui contredisent les fondements de la physique classique.

Au niveau subatomique, une particule semble savoir ce que font les autres, mais selon « le principe d’incertitude » de Heisenberg, il y a une limite sur la précision des observations.

Pourtant, la théorie quantique est étonnamment précise et largement appliquée en chimie et en physique. Cet ouvrage nous emmène dans un voyage où vous rencontrerez Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg et Schrödinger, chacun d’entre eux ayant contribué aux concepts de cette théorie révolutionnaire.

La dualité onde-particule, l’interprétation de Copenhague, le chat de Schrödinger, le paradoxe EPR etc. sont autant d’expériences et de concepts qui sont décrits dans cet ouvrage.

Table of contents
La théorie quantique en images	1
La théorie quantique, c’est quoi au juste ?	4
À la découverte de la théorie quantique…	5
Les physiciens dits classiques	6
Tout est validé (et classique) …	7
« … à la sixième place après la virgule »	8
Les hypothèses fondamentales de la physique classique	9
La conférence de Solvay de 1927 – la formulation de la théorie quantique	11
Premier principe de la thermodynamique	18
Rudolph Clausius, auteur de deux lois	19
L’existence des atomes	20
La moyenne des molécules diatomiques	21
Ludwig Boltzmann et la mécanique statistique	25
L’équilibre thermique et ses fluctuations	26
La guerre des Trente Ans (1900–1930) – physique quantique versus physique classique	27
Le rayonnement des corps noirs	28
Résultats paradoxaux	31
Qu’est-ce qui n’a pas marché ?	32
La catastrophe de l’ultraviolet	33
Entrée en scène de Max Planck	34
Le modèle préatomique de la matière	36
Le dilemme de Planck	39
Le découpage en tranches de l’énergie	40
Le quantum d’énergie	41
L’effet photoélectrique	45
L’interprétation classique	47
Entrée en scène d’Albert Einstein	48
Dans un petit appartement, au Kramergasse 49, Berne	49
L’explication d’Einstein au sujet de l’effet photoélectrique	55
Millikan : physicien classique à la tête dure	58
Les spectres à raies intenses	61
Spectres d’émission	62
Les spectres d’absorption (raies sombres)	64
Les raies de Fraunhofer	65
La découverte de l’hélium	66
L’hydrogène – un cas pour tester la structure de l’atome	67
Balmer : maître d’école suisse	68
Les fréquences d’hydrogène à partir de la formule de Balmer	70
La découverte de l’électron	71
L’atome en forme de pudding de Noël	72
L’atome nucléaire de Rutherford	73
La taille du noyau	76
L’arrivée du héros quantique, Niels Bohr	79
Quand Bohr rencontre Nicholson : le moment angulaire quantifié	83
Les postulats quantiques de Bohr	86
Comment marier les physiques classique et quantique ?	88
Bohr propose une dérivée de la formule de Balmer	90
Analyse plus fine des spectres… et d’autres raies	91
Un nouveau nombre quantique k	92
L’effet Zeeman… et encore des raies	93
Trois nombres quantiques : n, k et m	94
Wolfgang Pauli : l’effet anormal de Zeeman, le spin électronique et le principe d’exclusion	95
L’effet Pauli	97
La rotation cachée de Pauli et l’électron qui tournoie	98
Le principe d’exclusion de Pauli	100
Couches fermées et gaz inertes	104
Dualité onde/particule	106
Les propriétés des ondes	107
La vitesse de propagation d’une onde	108
Diffraction et interférence	109
Einstein, une voix solitaire s’élève	110
Le prince français qui découvre les ondes de la matière	111
L’onde associée	113
Des conclusions dramatiques	115
Une thèse étonnante	117
La confirmation des ondes de la matière	118
Les ondes électroniques dans les atomes	119
Visualiser l’atome : l’ancienne théorie quantique	120
La triple naissance de la nouvelle théorie quantique	121
Heisenberg, génie et alpiniste	122
La vision de l’atome d’Heisenberg	125
Max Born et la mécanique des matrices	129
Pauli démontre l’exactitude de la mécanique matricielle	131
L’équation de Schrödinger	135
L’analyse des fonctions périodiques de Fourier	136
Comment visualiser l’atome de Schrödinger	138
La formule de Balmer, l’effet Zeeman et « tout ça* »	139
Avec Schrödinger, le retour vers la physique classique ?	140
Mais qui a besoin de particules ?	141
Deux théories, une explication	143
Rencontre d’Heisenberg et Schrödinger	144
Max Born : l’interprétation probabiliste de ψ	145
Deux sortes de probabilités	146
Le chat de Schrödinger, le problème de la mesure quantique	147
La conscience et la fonction de l’onde qui s’effondre	149
Paul Adrian Maurice Dirac : un génie reclus	150
La mécanique quantique : la version de Dirac	151
Dirac : la théorie de la transformation	152
Le commencement de l’électrodynamique quantique	153
L’équation de Dirac et le spin électronique	155
L’hypothèse de l’antimatière	156
Le principe d’incertitude	157
Le microscope à rayons gamma d’Heisenberg	158
La démise du déterminisme	160
La complémentarité	161
L’interprétation de Copenhague (CHI)	162
Côme, Italie, septembre 1927	163
La conférence de Solvay, octobre 1927	164
La boîte de lumière d’Einstein	165
Une nuit sans sommeil	166
Le paradoxe « EPR »	167
Bohr et la non-localité	169
Bell et le théorème de l’inégalité	170
Un monde inconnu	172
La théorie quantique et le nouveau millénaire	173
John Archibald Wheeler, « physicien quantique » de son état	174
Suggestions de lectures complémentaires	175
Index	177

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