Encyclopédie: théorie quantique

Théorie élaborée en 1900 par Max Planck.  Elle fut développée ultérieurement (aboutissement en 1927) par de nombreux autres chercheurs scientifiques, en particulier par Albert Einstein et Niels Bohr.  Selon cette théorie, l'énergie rayonnante est émise ou absorbée par la matière, de façon discontinue, sous forme de quanta.  Si l'on appelle E l'énergie des quanta, v la fréquence du rayonnement et h le quantum d'action (constante de Planck de valeur 6,624 x 10-34 Js), on a l'équation: E = hv.  Chaque mouvement d'un électron est défini par quatre nombres quantiques, qui indiquent l'énergie, le mouvement angulaire, la direction de ce mouvement angulaire et le mouvement angulaire de spin. Les quatre nombres quantiques ne diffèrent que de certaines valeurs définies (règles de sélection). Grâce aux nombres quantiques, il est possible d'évaluer les lignes spectrales émises par un atome. Les combinaisons de ces quatre nombres quantiques sont différentes pour tous les électrons d'un atome. C'est à partir de cette constatation, nommée "principe de Pauli", que N. Bohr a pu interpréter la classification périodique des éléments.  La mécanique quantique, mécanique des électrons, a permis à Heisenberg et à Born d'élaborer la mécanique matricielle, et à Schrödinger d'élaborer la mécanique ondulatoire. Le principe de l'incertitude émis par Heisenberg affirme que l'on ne peut pas mesurer simultanément avec une précision satisfaisante deux grandeurs physiques dépendantes l'une de l'autre, comme la quantité de mouvement et le lieu, ou encore l'énergie et le temps. Même avec des techniques de mesure sophistiquées, on ne parviendra jamais à lever cette incertitude. Il s'avère donc impossible d'appliquer les lois de la mécanique classique à la physique atomique.  La théorie quantique pose le principe de dualité, selon lequel la lumière et la matière ont un double caractère corpusculaire et ondulatoire. La nature ondulatoire de la matière a été évoquée en théorie en 1924 par Louis de Broglie qui reçut pour cette découverte le prix Nobel en 1929. Elle a été démontrée en 1926 par Davisson et Germer par la diffraction des électrons par un cristal.