quantique (physique), discipline qui concerne les phénomènes à une échelle où les grandeurs physiques sont quantifiées.

quantique (physique), discipline qui concerne les phénomènes à une échelle où les grandeurs physiques sont quantifiées. On dit souvent que c'est en explorant le monde « microscopique », défini comme le monde des atomes et des particules subatomiques, que les physiciens ont été amenés à découvrir la physique quantique. C'est juste, mais il ne faudrait pas en déduire que « quantique » doit être identifié à « microscopique » (« classique » étant par opposition identifié à « macroscopique », autrement dit « à notre échelle »). S'il est vrai que bien des effets quantiques sont spécifiques du domaine microscopique, il n'en reste pas moins que certains de ces effets sont observables au niveau macroscopique. La supraconductivité, c'est-à-dire la particularité qu'ont certains matériaux, dans certaines conditions (de température notamment), de ne présenter aucune résistance à la circulation des électrons sur de longues distances, en est un exemple. L'existence même de la matière solide en est un autre. Il est donc nécessaire d'établir un critère de délimitation du domaine quantique qui soit plus adéquat que celui de la taille des systèmes considérés. Ce critère, élaboré au fil des années, fait intervenir une grandeur peu usuelle, l'« action », définie soit comme le produit d'une énergie par un temps, soit (on peut montrer que cela revient au même) comme le produit d'une longueur par une quantité de mouvement. Il se trouve que tous les phénomènes dont l'explication relève de la théorie quantique sont caractérisés par des « actions » dont les valeurs sont toutes du même ordre de grandeur, soit, en unités du système usuel MKSA, 10 -34 J.s. En comparant la valeur de l'action caractéristique d'un système donné à ce nombre, on peut dire immédiatement si le phénomène considéré relève ou non de la théorie quantique. Ainsi, par exemple, le fonctionnement d'une montre ne relève pas de la théorie quantique, car la valeur de son « action » caractéristique - obtenue à partir du fait que la montre bat la seconde (ce qui donne un temps « caractéristique ») et que ses rouages ont une masse et une taille d'un ordre de grandeur bien défini - est d'environ 10 -12 J .s, bien supérieure à l'action caractéristique du domaine quantique (10 -34 J .s). En revanche, dans le cas de la supraconductivité, la température (extrêmement basse) à laquelle se produit le phénomène fait que des interactions nouvelles entrent en jeu, dont l'énergie caractéristique est très petite, en sorte que l'action peut être d'un ordre de grandeur aussi petit que 10 -34, en dépit de la taille « macroscopique » du système. La supraconductivité est un phénomène quantique. Cette action caractéristique intervient également dans la formulation de ce qui constitue le trait original de la physique quantique par rapport à son homologue classique, à savoir les relations de Heisenberg. Les relations de Heisenberg. Ces relations établissent que le produit des indéterminations sur l'énergie et la durée d'un phénomène quantique ne peut pas descendre en dessous d'une certaine valeur, qui est précisément 10 -34 J.s. Il en va de même du produit des indéterminations sur la quantité de mouvement et la taille (ou la position) d'un système. Les physiciens ont mis du temps à s'habituer à ces « lois » contraires à tout ce qu'ils avaient observé jusqu'alors. Mais, depuis les débuts de la théorie quantique, dans les années vingt et trente, ils ont appris à s'accommoder de ces nouvelles contraintes. Ils s'en sont même aidés pour acquérir un nouveau sens physique, une intuition proprement quantique. Les physiciens ont en effet pris l'habitude de penser « spontanément » que « plus petit est le volume dans lequel un système est confiné, plus élevée est son énergie ». C'est là une intuition tout à fait étrangère à la physique classique, où le fait d'obliger un système à rester dans un domaine de dimension finie n'a aucune incidence sur son énergie. Mais cela découle directement des contraintes imposées par les relations de Heisenberg. En effet, plus un système est confiné, plus l'indétermination sur sa position est faible ; comme la valeur du produit de cette indétermination par celle sur la quantité de mouvement ne doit pas dépasser 10 -34 J.s, cette dernière augmente avec le confinement. C'est dire que la quantité de mouvement elle-même peut prendre des valeurs plus grandes ; il en va de même de l'énergie cinétique et, donc, de l'énergie tout court, du système. Il faut bien voir que l'utilisation de « recettes de cuisine » de ce type, élaborées sous le contrôle des relations mathématiques de la théorie, est absolument nécessaire en théorie quantique où toute représentation visuelle des phénomènes est impossible (toujours en raison des relations de Heisenberg). Les physiciens sont obligés de compenser cette perte d'image par une intuition d'un autre type. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats cordes (théorie des) électricité - Introduction électrodynamique quantique Heisenberg Werner Karl physique - La physique au XXe siècle - Les grands bouleversements : quanta et relativité quantique (mécanique) supraconductivité