Comment a-t-on découvert que l’énergie est quantifiée? | Les scientifiques répondent | Science

L’énergie quantifiée a été découverte très ingénieuse, car il a été la chance d’avoir réussi à éclairer un chemin qui jusque-là était très sombre. L’outil par lequel il a été réalisé était la physique statistique et la personne qui a obtenu cela était le physicien allemand Max Planck (1858-1947) qui, grâce à cette constatation, est considéré comme le père de la physique quantique.

Le point de départ de Planck pour la découverte était sa tentative de résoudre un problème que la physique avait en son temps. Pour comprendre quel était le problème, vous devez savoir que dans une source de rayonnement, la basse fréquence, par exemple, est rouge et que les fréquences les plus élevées sont violettes, celles dans l’énergie visible. Au-delà du violet, c’est-à-dire avec plus d’énergie, il y a l’ultraviolet et au-delà du rouge, avec moins d’énergie, infrarouge. Le problème était qu’il a été constaté que la quantité d’énergie qui est venue était différente selon la fréquence principale à laquelle la source émise, – bien que les sources émettent à toutes les fréquences, elles en ont une qui est fondamentale.

Il y avait une loi qui disait que cela dépendait du carré de température de la fréquence, à basse fréquence. Ce qui résulte de cette loi est une parabole, par la place. Et cette parabole avait l’apparence comme des cornes. Le résultat a été fou, pour les hautes fréquences, la densité énergétique associée était excessivement élevée.

Si fou qu’il était connu sous le nom de catastrophe ultraviolet. Comme cela n’a pas fonctionné, il y avait d’autres personnes, d’autres chercheurs, qui ont dit, car au lieu de la fréquence carrée, et à la suite des observations expérimentales, nous la mettrons au cube et nous ajouterons également un terme qui corrige cela. Lorsque la fréquence a beaucoup augmenté, un terme mathématique a été introduit qui a corrigé le résultat et a évité le problème qui existait dans l’autre loi qui était en concurrence. C’est-à-dire ce qu’ils ont fait dans les résultats expérimentaux, c’était, mathématiquement, ils ont ajouté cette expression qui a corrigé les expériences.

Pour comprendre ce qui s’est passé, il est nécessaire que je vous dise qu’à ce moment-là, la physique statistique commençait à faire de nombreux progrès. Et ce qui était connu dans les statistiques, c’est que l’énergie allait dépendre de tous les états possibles de toutes les manières possibles pour placer que les molécules de rayonnement pouvaient avoir. Alors Planck a pensé que nous allons faire comme s’il s’agissait d’oscillateurs harmoniques, tels que de petits quais qui vibrent avec une certaine fréquence et qui ne peuvent vibrer que dans les fréquences quantifiées, ce qui signifie qu’ils ne pouvaient vibrer qu’à certaines fréquences autorisées. Ou quelle est la même chose, cette énergie ne serait pas continue.

Avec ce qu’il savait de la physique statistique, Max Planck a mélangé cette idée avec les deux formules mathématiques et avec ce qui a été observé à des fréquences hautes et basse. Et soudain, cela a fonctionné. Mais comme il était théorique, il n’était pas au courant de ce qu’il avait découvert. Il a vu qu’il travaillait, mais il n’a pas trouvé l’idée de l’expliquer. Lorsque Einstein a expliqué le phénomène photoélectrique, il a déjà été constaté que ces sauts d’énergie, ces vibrations, étaient possibles.

Comprenez que l’énergie a été quantifiée a tout changé. C’est la base de la physique quantique. Pour combiner cette théorie avec l’expérimentation, le monde que nous connaissions. Il est passé de l’énergie continue à une énergie qui va à Saltos est un changement de concept radical. Et vraiment, lorsque vous entrez dans le monde microscopique que la quantification est observée dans de nombreux systèmes, pas seulement dans les photons. Vous le voyez dans les États de l’atome. Autrement dit, ils ont non seulement compris comment expliquer la lumière, mais ils ont compris comment expliquer les atomes individuels, les molécules … toute la physique de l’état solide est basée sur cela, pour comprendre comment ces états sont. Toute la quantification qui est venue plus tard a avancé grâce à cette garantie expérimentale et à d’autres encore plus importantes, comme l’effet photoélectrique. La physique quantique est née.

Ruth LazkozElle est médecin en physique et professeur et chercheuse à l’Université du Basque.

Coordination et écriture: Victoria Toro.

Question envoyée par José Manuel Teodoro.

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