Deux petits nuages

2n4

Il faut remonter à l’époque où seuls deux petits nuages flottaient dans le ciel serein de la physique théorique[1] Le premier de ces deux petits nuages, était l’impossibilité de démontrer l’existence de l’éther luminifère qui pensait-on alors permettait d’expliquer la nature de la lumière, le second connu sous le nom de catastrophe ultraviolette était l’incapacité d’expliquer le rayonnement du corps noir. L’expérience du corps noir consiste à percer un tout petit trou dans un four de façon à pouvoir mesurer le rayonnement électromagnétique qui s’en échappe. La thermodynamique permet d’affirmer que la nature de ce rayonnement ne dépend que de la chaleur interne du four. La théorie prédisait que l’énergie émise tendait vers l’infini quand la fréquence des ondes tendait vers l’infini ce que contredisait évidemment l’expérience[2].

Max Planck émit l’hypothèse que l’énergie était transmise par le corps noir sous forme de paquets eux-mêmes multiples d’une quantité minimale d’énergie : le quantum d’énergie. Le petit nuage grossissait.-

Antoine Becquerel avait mis en évidence en 1839 un phénomène remarquable, si l’on éclairait par des faisceaux de rayons solaires deux plaques de platine avec une intensité adéquate, un courant électrique s’installait entre elles : ce phénomène est connu sous le terme d’effet photoélectrique.

L’effet photoélectrique posait un problème analogue à la catastrophe ultraviolette, la théorie prédisait que l’intensité ne pouvait entrer en ligne de compte dans ce phénomène, en éclairant à une intensité plus basse les mêmes plaques suffisamment longtemps un courant aurait dû s’établir de la même façon, ce que contredisait l’expérience. Einstein eut l’idée  de reprendre le concept de quantum de Planck et de l’appliquer au rayonnement électromagnétique lui-même, la lumière circule par paquet de lumière : le photon était né et permettait d’expliquer la photoélectricité, Einstein obtenait pour cela sa thèse de physique théorique, puis plus le tard le Prix Nobel, il entrait en pleine lumière. Notons qu’il transforma aussi le second petit nuage en un immense ouragan, la relativité restreinte puis la relativité générale[3].

À partir des deux petits nuages dans le ciel serein de la physique théorique, Albert Einstein avait bouleversé de fond en comble notre connaissance du monde, fondé la mécanique quantique et la théorie de la relativité affirmant entre autres que la vitesse de la lumière est indépassable et que la gravitation est une manifestation de la courbure de l’espace(-temps).

En 1909 dans un laboratoire anglais de Manchester un Néo-Zélandais de 38 ans, Ernest Rutherford et ses deux assistants Hans Geiger (celui du compteur qu’il inventa lors de cette expérience) et Ernest Marsden, font une expérience stupéfiante pour l’époque : ils bombardent une fine couche d’or avec des particules radioactives et s’aperçoivent que contrairement à ce à quoi ils s’attendaient une infime quantité de particules était déviée de sa course. La couche d’or n’est pas constituée de matière uniforme (comme on le croyait alors), mais principalement de vide au sein duquel existent d’infimes zones de charge positive, celles qui ont dévié certaines particules. Niels Bohr rejoint Ernest Rutherford à Manchester en 1913 et prenant en compte le modèle de Planck et la fantastique découverte de Rutherford (la matière est principalement constituée de vide), les deux hommes donnent la première description moderne de l’atome : une sorte de système solaire dont le soleil (le noyau) est chargé positivement et les planètes (les électrons) sont chargées négativement[4]. Les orbites des électrons dépendent  de leur niveau d’énergie quantifié selon la loi de Planck, la position d’un électron ne varie pas continûment, mais saute d’un état à un autre en absorbant ou en émettant un photon, les orbites hautes correspondent aux plus hauts niveaux d’énergie. On mesure l’universalité du modèle de Max Planck qui explique la structure de l’atome et son lien avec la lumière.

En 1927 Niels Bohr et Albert Einstein se rencontrent lors du cinquième congrès de Solvay, les deux pères de la mécanique quantique s’opposeront dans une dispute restée célèbre, mais ceci est une autre histoire.


[1] Allocution de Lord Kelvin en avril 1900

[2] d’où le terme de catastrophe ultraviolette, les ultraviolets sont des rayonnements dont la fréquence est plus élevée que celle du violet qui est la couleur ayant la fréquence la plus élevée du spectre visible

[3] dont une des applications est le GPS

[4] Pour donner une idée du vide qui occupe la matière, le noyau est environ cent mille fois plus petit que son atome, une minuscule bille au milieu d’un terrain de rugby.

57 Commentaires

  1. Loaseaubleu

    Ça c’est elitissime
    Merci

  2. Merci à vous l’Oiseau, à suivre si Impat le veut : « Deux fentes » et « Deux géants »

  3. Loaseaubleu

    Et une fesse..nheim

  4. Skarda,… « si Impat le veut »…
    Impat se prosterne pour le réclamer goulûment.

  5. kravi

    Houlà, ça ondule haut.

  6. hathorique

    Très intéressant votre article Tibor, mais sans friser l’irrespect, je n’ai pas tous les codes pour le comprendre même avec un méthode assimil pour les nulles.

    Cela me remet en mémoire une toute récente émission passionnante avec Etienne Klein, il a été question d’un mathématicien italien de génie (pléonasme) Ettore Majorana, qui a écrit « des milliers de notes avec des idées fulgurantes sur la physique nucléaire et la physique des particules qui ont encore un écho aujourd’hui »
    un extrait de l’article sur cet ouvrage et sur la fin énigmatique de ce génie qui nous ramène au chat de Schrödinger.

    « Le destin de cet homme ressemblant à celui du chat de Schrödinger, à la fois vivant et mort, un destin
    conforme au principe d’incertitude d’Heisenberg ou au principe d’incomplétude de Gödel ».

    Deux liens sur ce génial italien sicilien (repléonasme) qui était un spécialiste des neutrinos qui sont des particules élémentaires : il y aurait des neutrinos de haute énergie et des neutrinos de basse énergie,
    le neutrino se transforme en une autre particule appelée muon qui est un lepton de la catégorie des fermions il y a aussi des mésons et des baryons qui ne sont pas des chanteurs d’opéra italiens.

    http://www.lalibre.be/culture/livres/le-fulgurant-genie-de-majorana-529d60b23570386f7f3a74d0

    http://www.larecherche.fr/savoirs/figure-du-passe/ettore-majorana-genial-disparu-01-10-2000-73252

  7. Hathorique, vous en avez oublié un (pléonasme):  » chanteurs d’opéra italiens » 🙂

  8. Noble Lionne, j’ai voulu planter le décor, dans les prochains articlse, j’espère que les choses s’éclairciront et en particulier cette histoire de chat. Ce qu’il faut retenir pour l’instant c’est que :
    La lumière est toute à la fois une onde, une vibration et un corpuscule, ce sera l’histoire des deux fentes.
    La matière est principalement composée de vide parcouru de puissantes forces électrique, qu’aussi incroyable que cela paraisse les particules subatomiques comme les électrons sont à la fois elles aussi onde et corpuscule.
    Enfin que la théorie qui explique les phénomènes subatomique est absurde, que personne ne la comprend, mais qu’elle marche, ce qui fut la cause d’une grande dispute au sens noble du terme entre deux géants Bohr et Einstein, qui sera le thème d’un troisième article dont pour qui ne connait pas ce sujet la conclusion est proprement renversante.

  9. Il me faudra un peu de temps mais j’ai le plan bien en tête.

  10. hathorique

    Impat

    Tel le Minotaure vous voulez m’entrainer dans un dédale de dérapage pléonasmique, alors que je milite contre le totalitarisme doucereux et la terreur suave des abus de pléonasmes tautologiques, qui sont parfois des truismes à peau de vache 🙂

  11. Skarda, ou l’art du suspense…:-)

  12. Vous me donnez une chance, Hathorique, je l’attrape au vol. Car un Minotaure ne peut qu’être attiré par une peau de vache.

  13. Loaseaubleu

    Attiré par IO la vedette des mots croisés ?

  14. hathorique

    Merci Tibor j’espère pouvoir apprendre sur cette théorie du chat perché, mais comme on le dirait en italien plénoasmique « ma perché » :

    « Se tu la notte non mi vieni a trovare
    Non è importante per me
    Non è l’amore che mi fa un po’ sognare
    Ma la pazza voglia di te
    Ma perché, ma perché, ma perché
    Ma perché, ma perché, ma perché »

  15. Ma, j’ai bien une petite idée du perché !

  16. IO c’est Input/Output c’est ça ?

  17. hathorique

    Je vous en sais un gré poli, reconnaissant et infini, mais le torride Minotaure se nourrissant de « chair fraiche » à mon grand regret il me faut donc renoncer à ce pléonasme épicurien.

  18. Najat l’a transformé en in-pute/out-tôle.

  19. Loaseaubleu

    Impat -:)

  20. Même en ne connaissant ni l’anglais, ni les maths, une petite vidéo sur le corps noir.
    http://m.youtube.com/watch?v=AjnBGWLAoZY&desktop_uri=%2Fwatch%3Fv%3DAjnBGWLAoZY

  21. Sur Dailymotion, site français, pour les mots-clrfs « corps noir », « rayonnement », « Planck » on obtient ça !

  22. kravi

    Vous ne vous rendez pas compte du « rayonnement » que cet objet non identifiable procure ?

  23. Ben, à ce point tout de même !

  24. hathorique

    Bonsoir Kravi

    vous parlez là de « Noir Désir » ??

  25. roturier

    Non, il parle de l’Harlem éponyme.

  26. kravi

    Bonjour Hathorique,
    Non, je m’interrogeais sur le profond néant de ce « document » qui, pour avoir une diffusion planétaire éventuelle, étonne par l’immensité de sa vacuité.
    Une sorte de trou noir conceptuel (??) capable d’aspirer toute émergence de pensée du malheureux spectateur.

  27. C’est sidérant ! Il y a au milieu, une image d’un graphe typique relatif au corps noir, pourquoi ? Mais c’est symptomatique en tout cas d’un certain malaise.

  28. Souris donc

    j’ai voulu planter le décor, dans les prochains articles, j’espère que les choses s’éclairciront…Il me faudra un peu de temps mais j’ai le plan bien en tête.
    (Skardanelli, 4 décembre, 17 :22)

    « …Le grand moment était arrivé, auquel Pfister s’était préparé avec tant de minutie depuis quatre semaines : la présentation au topmanagement. Un petit battement de cœur, puis il se dirigea vers le beamer avec l’aisance requise, l’alluma et ouvrit son laptop.
    Mais il ne commença pasla présentation.
    Il prit contact avec le public, amena tous les regards sur lui. Vous avez devant vous l’étoile montante de la maison, qui demande, non, exige l’attention méritée de la direction au message qu’il a à délivrer.
    Le purpose statement. Objectif de l’exposé, pédagogie, impact, solutions. Où en sommes-nous, vers quoi devons-nous tendre.
    Cette introduction est destinée au Dr Lauer, le CEO, et au Dr Wirz, le supérieur hiérarchique du supérieur hiérarchique de Pfister.
    Les purpose statements vous amènent un plus dans votre carrière. »

  29. Souris donc

    « Pfister avait peaufiné le scénario. Présentation étudiée jusque dans les couleurs, assorties à son costume et à sa cravate. Beaucoup de bleu, des tons or, pas de vert, du rouge mais avec parcimonie. Délibérément il renonce au pointeur laser, et utilise son Mont Blanc pour montrer les points importants. Ce qui lui donne la possibilité d’aller et venir dans le faisceau lumineux du beamer. Et les mots futur, challenge, succès, se projettent sur son dos ou sa chemise blanche.
    Pfister sent que l’auditoire est conquis. Il ne fait plus qu’un avec sa présentation, à chaque page, il s’identifie davantage avec la solution.
    Il EST la solution.
    A la dernière page, un silence, angoissant. Puis le Dr Wirtz se met à applaudir, et l’auditoire applaudit à sa suite.
    Pfister s’incline, ferme son laptop et quitte la salle sous les applaudissements.
    Dehors, il dresse un poing victorieux et pousse un cri muet de triomphe.

    Dedans, le Dr Lauer se penche vers le Dr Wirz :
    – Vous y avez compris quelque chose, vous ?
    – Non, mais la présentation était superbe.

  30. Souris donc

    Récompense à qui retrouve l’auteur de ces lignes.

  31. Souris,… « la présentation était superbe. »…
    Le choix du commentaire aussi. 🙂

  32. kravi

    David Lodge ?

  33. Souris donc

    Indice : c’est un Suisse.

  34. Je donne ma langue au chat de Schrödinger !

  35. Souris donc

    Ah, dans ce cas…
    Encore un indice pour le suspens
    Petites chroniques vachardes et tendres sur les dérisions du business.
    4 volumes à ce jour.
    Celui-ci a pour sous-titre Le bonus et ses Mystères.

  36. Guenièvre

    Bonjour à tous !

    Merci beaucoup Tibor mais sur deux petits nuages je suis en effet ! Je suis très intéressée par tout cela mais je n’ai pas les compétences pour comprendre tout votre texte . Il me faut souvent quelques images fortes pour m’appuyer comme par exemple :
     » Le noyau de l’atome c’est un grain de riz dans un terrain de football !  » Ouais , nous sommes essentiellement composés de vide !
     » Un gramme de notre corps contient l’énergie de plusieurs bombes nucléaires même si cette énergie est virtuelle.  »
    J’attends la suite…

  37. Souris donc

    C’est Guenièvre qui a la queue du mickey !
    CLAP CLAP CLAP !!!
    Je réfléchis à la récompense promise.

  38. Guenièvre

    Ah ! mais j’y compte bien Souris ! 🙂

  39. Hello Guenièvre, c’est vous qui l’avez voulu ! 🙂
    Je peux développer dans un commentaire la découverte de Planck si vous acceptez une équation il faut retenir celle-ci :
    E = NhΝ
    h est la constante de Planck et Ν la fréquence de vibration de l’atome (pas de description plus fine à l’époque) et N un niveau d’énergie.
    Pour N=1 on ne peut avoir une fréquence intrinsèque Ν trop élevée car il existerait alors des particules dotées d’une énergie phénoménale au repos (ce que l’on ne voit pas dans la nature). De cette façon Planck réconciliait ce que l’on observait et la théorie, la constante h est très petite, 6.626068 x 10^-24, elle est universelle, on la retrouve partout mais elle a été calculée empiriquement pour faire correspondre ce modèle à ce que l’on observait (les fréquences des rayonnements issus du petit trou dans le four ne croissent pas indéfiniment). Planck était d’abord intéressé par les ampoules électriques, il cherchait les conditions optimales pour que le filament émette le plus de lumière possible.
    La conséquence de ce modèle est que l’énergie est quantifiée, elle par morceaux, par quanta multiples de hΝ.

  40. Don l’équation est E = Nhν désolé

  41. Je peux développer dans un commentaire la découverte de Planck si vous acceptez une équation il faut retenir celle-ci :
    E = Nhν
    h est la constante de Planck et ν la fréquence de vibration de l’atome (pas de description plus fine à l’époque) et N un niveau d’énergie.
    Pour N=1 on ne peut avoir une fréquence intrinsèque ν trop élevée car il existerait alors des particules dotées d’une énergie phénoménale au repos (ce que l’on ne voit pas dans la nature). De cette façon Planck réconciliait ce que l’on observait et la théorie, la constante h est très petite, 6.626068 x 10^-24, elle est universelle, on la retrouve partout mais elle a été calculée empiriquement pour faire correspondre ce modèle à ce que l’on observait (les fréquences des rayonnements issus du petit trou dans le four ne croissent pas indéfiniment). Planck était d’abord intéressé par les ampoules électriques, il cherchait les conditions optimales pour que le filament émette le plus de lumière possible.
    La conséquence de ce modèle est que l’énergie est quantifiée, elle par morceaux, par quanta multiples de ν.

  42. Si Quad veut bien effacer le reste, je lui baise les espaces interstitiels des doigts de pied.

  43. Guenièvre

    @ Tibor , je connais , en gros ( très gros ) , ces théories , ce qui me manque c’est une continuité ,c’est de savoir comment tout cela s’enchaîne et en quoi cela a été une révolution dans la science. C’est pourquoi j’avais formulé cette demande . Et c’est pour cela que vous avez commencé …par le commencement.
    Merci encore !

  44. roturier

    Ce qui se passe m’interdit les nuages blancs et m’impose le hors sujet.

    L’Assemblée vient de voter une loi défendue surtout par Najat truc, infligeant une amende de 1500€ aux clients de prostitués.

    Demain la même Najat (ou une équivalente) nous expliquera qu’il est loisible de louer le ventre d’une femme pour 9 mois histoire de permettre la gestation d’un bébé à naître qu’elle ne connaîtra jamais puisqu’il « appartiendra » (la notion commerciale s’impose…) à un couple homosexuel.

    Au nom de quoi serait-il loisible de louer un ventre pour 9 mois et illégal de louer autre chose pour qq minutes?

  45. Guenièvre

    @ roturier,
    On vous dira qu’il n’est pas question ( pour l’instant ) de légaliser la gestation pour autrui et que c’est donc vous qui êtes incohérent à vouloir la liberté de louer son vagin et l’interdiction de louer son utérus ! En oubliant que dans le deuxième cas il y a une troisième personne qui est en jeu. En ce domaine la mauvaise foi n’a pas de limite …

  46. Loaseaubleu

    On va taxer les clients des prostitués et en elle tempos on pense à abroger le délit de racolage.
    On tolère l’offre, on taxe la demande

  47. roturier

    Ne nous trompons pas de mots, l’Oiseau 18:53. Pas question de taxe.
    On taxe qqc de licite (TVA etc…). En l’occurrence on ne taxe pas ; on puni, on pénalise.

    Et que l’on ne s’y trompe pas : c’est le testostérone qu’on pénalise ; et le pénis avec sans oublier le reste.

    La France est suicidaire.
    Confrontée désormais à une civilisation qui ne pénalise pas le testostérone, bien au contraire, elle est foutue.

  48. Loaseaubleu

    Taxer pris au sens populaire de : prendre de l’argent à quelqu’un.

  49. Loaseaubleu,… « Taxer pris au sens populaire de : prendre de l’argent à quelqu’un. »…
    Synonyme de « voler », donc ? 🙂

  50. Loaseaubleu

    Oui je pense que taxer c’est voler. Sauf si on prouve que l’argent de cette taxe a été bien utilisé jusqu’au dernier centime. À la Scandinave par exemple.

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