Les dates-clés de la Mécanique Quantique

La mécanique quantique (aussi appelée MQ) est une branche de la physique plutôt récente puisqu'elle ne s'est développée que récemment, tout au long du siècle dernier.

Mais où en est la science en 1900 ? Des physiciens tels que Lord Kelvin pensent que la physique a déjà fait le plus grand pas dans la compréhension du monde, et que le reste sera compris dans les quelques années suivantes.


Néanmoins, plusieurs questions restent en suspens, car plusieurs phénomènes restent inexpliqués. Que ce soit l'effet photo électrique, le rayonnement des corps noirs, ou encore le spectre de l'hydrogène, tous ces phénomènes expérimentaux faisant intervenir l'interaction rayonnement électromagnétique et matière peinent à s'insérer dans la physique de l'époque.

C'est un groupe de jeunes physiciens qui, à l'aube du siècle le plus destructeur de l'histoire, va rebattre les cartes en fondant une nouvelle théorie : la Mécanique Quantique.

Ici sont répertoriées les principales dates de la construction/découverte de la mécanique quantique.



1900 : Max PLANCK suppose l'existence des quantas

Dans le but d'expliquer le passage par un maximum du rayonnement des corps noirs, le physicien suppose que les échanges d'énergie entre la matière et un rayonnement s'effectue par petit paquet d'énergie qu'il appelle quantum. Il recevra en 1918 le prix Nobel de physique pour son hypothèse. Si le rayonnement est de fréquence v, cela l'énergie transférée par un quantum se traduit par la formule (où h représente la constante de Planck) :
                        


1905 : Albert EINSTEIN  explique l'effet photoélectrique

Si un rayon lumineux frappe une surface métallique, des électrons peuvent en être extraits. C'est l'effet photoélectrique observé quand on irradie sous vide un métal alcalin avec de la lumière UV. Néanmoins, le phénomène constitue une énigme puisque la vitesse des électrons libérés ne pas de l'intensité du courant, mais seulement de la fréquence du rayonnement utilisé. Einstein interprète ce phénomène en supposant que la lumière est elle-même constituée de quanta individuels et indivisibles : les photons.

1911 : Ernest RUTHERFORD découvre le noyau atomique

Déjà prix Nobel de chimie en 1908, Ernest Rutherford s'impose de nouveau comme un scientifique de génie lorsqu'il découvre le noyau atomique, et fonde alors le modèle planétaire de l'atome qui portera son nom.

1913 : Niels BOHR décrit les orbitales atomiques

Dans l'objectif d'expliquer la formule de Ryderg qui modélise le spectre de raies de l'atome d'hydrogène, Niels Bohr complète le modèle planétaire de l'hydrogène décrit 2 an auparavant par Rutherford. Il suppose que les rayons des "orbitales" sont quantifiés, tout comme l'énergie nécessaire pour passer de l'une à l'autre.

1923 : Louis DE BROGLIE invente un modèle Onde-Particule
Le physicien français généralise la découverte d'Einstein sur la lumière à toute particule. Ainsi, "Toute particule en mouvement possède un caractère ondulatoire". Il définit alors la longueur d'onde de De Broglie qui s'exprime par la formule :

L'hypothèse est confirmée en 1927 par Clinton Davisson et Lester Fermer en effectuant la diffraction d'un faisceau d'électrons par un cristal.


1926 : Ernest Schrödinger énonce sa fameuse équation

Ernest Schrödinger postule une équation d'onde, qui portera son nom, permettant de déterminer la probabilité de présence d'une particule quantique dans l'espace. Une particule ne peut alors être repérée dans l'espace : on peut seulement savoir qu'elle a une probabilité de X de se retrouver à cet endroit Y de l'espace. Il complète alors, dans la foulée, la description de l'atome et des orbitales atomiques.

1927 : Werner HEISENBERG énonce le Principe d'incertitude
Le physicien allemand invente la relation d'indétermination selon laquelle il n'est pas possible de connaître à la fois la position d'une particule de sa quantité de mouvement (sous entendu sa vitesse). La notion de trajectoire est alors définitivement abandonnée. Le Principe d'incertitude s'exprime pas l'inégalité suivant, appelée inégalité d'Heisenberg :