2024-01-31 00:00:00
On dit souvent que la physique quantique est une discipline qui remet en question la perception de la réalité. Eh bien, même si c’est une phrase quelque peu poétique et romantique, elle peut en partie être considérée comme vraie. La physique quantique est ce qui régit le comportement de particules subatomiques, ceux si petits qu’ils ne sont pas perceptibles à nos yeux et leur étude plonge souvent les scientifiques dans des recherches où les lois habituelles n’existent pas. Dans ce contexte, il y a un protagoniste, dont vous avez probablement entendu parler, qui fait office de passe-partout pour comprendre ce monde miniature : le constante de Planck.
Nommé d’après le physicien qui l’a introduit, Max Planck, la constante a été nommée pour la première fois au début du 20e siècle. Dans un ouvrage totalement révolutionnaire, Planck a non seulement réussi à expliquer enfin un grand nombre de préoccupations de l’époque, mais a également jeté les bases d’une nouvelle ère de la physique : la physique quantique.
Le grand héritage de Max Planck : la mécanique quantique
LA NAISSANCE D’UNE ÉPOQUE
Depuis le début du XXe siècle, les progrès de la physique semblent au point mort. Les scientifiques ont commencé à être confrontés à des dilemmes déroutants qu’ils ne pouvaient pas expliquer et pour lesquels il n’existait pas de lois cohérentes et efficaces. L’un de ces problèmes était le rayonnement du corps noirc’est-à-dire un objet qui absorbe tout le rayonnement qui tombe sur lui, mais rayonne une quantité d’énergie qui lui est caractéristique.
Dans le but de résoudre ce phénomène, Max Planck a présenté en 1900 une idée innovante sur la quantification de l’énergie : il a proposé que l’énergie a été discrétisée en petits intervalles ou en sacs, qu’il appelait «combien». Autrement dit, il présente l’idée que l’énergie émise n’a pas une valeur constante, mais est émise en petites quantités toujours proportionnelles à une valeur : la constante de Planck.
Presse à cordon
Portrait de Max Planck, prix Nobel de physique en 1918.
Cependant, l’acceptation de cette idée n’a pas été immédiate. La proposition de Planck elle avait osé et, même si elle semblait expliquer certains phénomènes, elle contredisait de nombreuses théories en vigueur à cette époque. Heureusement, d’autres physiciens importants de l’époque, comme Albert EinsteinNiels Bohr ou Werner Heisenberg, ont contribué avec d’autres avancées fondamentales qui ont fini par consolider la théorie de Planck. En général, la dualité onde-particule, le principe d’incertitude et la mécanique quantique ont été les piliers qui ont fait grandir cette nouvelle conception du monde microscopique.
QU’EST-CE QUE LA CONSTANTE DE PLANCK ?
De cette manière, la constante de Planck, représentée par la lettre h, s’est imposée comme l’un des piliers fondamentaux de la physique quantique, jouant un rôle fondamental dans la quantification des phénomènes qui ont lieu dans la nature. Jusqu’alors, on considérait qu’une émission d’énergie pouvait avoir n’importe quelle valeur mais, avec le postulat de Planck, il a été déterminé qu’elle devait toujours être quantifiée en quantités qui étaient multiples entiers de la constante, h. Pour être exact, sa valeur est de 6,626×10-34 joules par seconde, selon le Système international d’unités.
Les 5 points pour comprendre la physique quantique
De même, la constante de Planck a également joué un rôle essentiel dans la formulation d’une autre des grandes approches de la physique quantique : le principe d’incertitude par Heisenberg. L’idée de cette approche établit qu’il est impossible de connaître avec une précision absolue la position et la quantité de mouvement d’une particule. Dans ce cas, la constante de Planck apparaît comme un obstacle, tout comme s’il s’agissait d’un limitation dans la capacité de mesurer certaines quantités avec précision.
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Formule qui relie l’énergie à laquelle une particule est émise, avec la fréquence de son mouvement, via la constante de Planck.
UNE PIÈCE CLÉ
Sa présence, déduite théoriquement, parvient à s’expliquer et à se manifester à travers des phénomènes quantiques observés dans différentes expériences, qui ont définitivement consolidé son importance. Par exemple, à partir du témoignage de Planck, Albert Einstein proposa en 1905 une explication quantique de l’effet photoélectriquepariant que la lumière tombant sur un métal assomme les électrons.
Pour établir cette idée, Einstein a émis l’hypothèse que la lumière est composée de particules appelées photons, chacune ayant une énergie proportionnelle à la constante de Planck. C’est précisément ce phénomène qui a permis d’expliquer que la lumière présentait à la fois des comportements d’ondes et de particules, jetant ainsi les bases de l’émergence de la lumière. dualité onde-particule.
De même, en 1927, Clinton Davisson et Lester Germer ont réalisé différentes expériences de diffraction électronique, démontrant qu’ils présentaient des comportements ondulatoires très similaires à ceux des ondes lumineuses. Ce phénomène, connu sous le nom de diffraction électroniquea confirmé cette dualité onde-particule et a souligné la nécessité de considérer la constante de Planck comme un élément indispensable à l’étude du monde microscopique.
L’électron : la particule responsable de rien qui touche à quoi que ce soit
En 1981 également, il a joué un rôle très important lors de l’invention du microscope à effet tunnel. Il s’agit d’un phénomène dans lequel les particules sont capables de franchir des barrières énergétiques classiquement interdites, directement liées à l’énergie qu’elles possèdent, quantifiée en multiples de la constante de Planck.
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