MÉCANIQUE QUANTIQUEINTRODUCTIONLa mécanique quantique est une théorie élaborée au début du XXe siècle pourrendre compte des résultats expérimentaux, de plus en plus nombreux, que laphysique traditionnelle était incapable de prévoir et d'expliquer.

« 1 1 MÉCANIQUE QUANTIQUE INTRODUCTION La mécanique quantique est une théorie élaborée au début du XX esiècle pour rendre compte des résultats expérimentaux, de plus en plus nombreux, que la physique traditionnelle était incapable de prévoir et d'expliquer.

Comme l'écrivit le physicien Richard Feynman, « à très petite échelle, les objets ne se comportent comme rien de ce que vos sens vous permettent d'appréhender.

Ils ne se comportent pas comme des ondes, ni comme des particules, ni comme des nuages ou des billes de billard ni comme des poids placés sur des ressorts, ni comme quoi que ce soit que vous ayez jamais vu.

» C'est pour expliquer ce comportement qu'il a fallu élaborer une théorie entièrement nouvelle, dans laquelle la plupart des grandeurs physiques, comme l'énergie par exemple, ne peuvent prendre que des valeurs discrètes, et varier par sauts, que l'on appelle des quanta, d'où le nom de mécanique quantique. Les succès de la mécanique quantique sont spectaculaires et, à l'heure actuelle, aucun résultat d'expérience ne s'est trouvé en contradiction avec ses prédictions. Certes, lorsqu'il s'agit de décrire le mouvement des objets dont la taille est grande par rapport à celle des atomes, ne serait-ce que des microbes, les effets quantiques sont totalement négligeables et l'on peut continuer à utiliser la mécanique classique.

Mais cette dernière est incapable de rendre compte des propriétés des atomes ni d'expliquer pourquoi certains solides conduisent l'électricité, certains corps sont semi-conducteurs, d'autres encore supraconducteurs. DIFFICULTÉS POUR LA PHYSIQUE CLASSIQUE ET PREMIÈRES APPARITIONS DES QUANTAS Dans un premier temps, les quanta furent introduits par les physiciens comme une astuce mathématique, qui permettait de faire coïncider la formule issue des calculs avec les résultats expérimentaux : nul ne croyait que ces quanta puissent avoir une réalité physique. Le rayonnement du corps noir et la constante de Planck Le premier à agir ainsi en 1900 fut Max Planck, pour décrire ce que l'on appelle « le rayonnement du corps noir ».

Chacun sait que lorsqu'on chauffe un morceau de fer il émet de la lumière tout d'abord rouge et qui devient de plus en plus blanche lorsqu'on augmente encore la température.

Tous les corps émettent ainsi un rayonnement qui ne dépend que de leur température et pas de leur nature.

À la fin du XIX esiècle, on avait réalisé l'analyse spectrale de ce rayonnement, c'est-à-dire que l'on savait, pour chaque température, quelle est la puissance rayonnée dans un petit domaine de fréquences.

Bien que la communauté des physiciens toute entière se soit penchée sur ce problème, nul n'avait réussi à trouver une formule qui reproduise les résultats expérimentaux.. »