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Pour comprendre simplement les origines et l'évolution de la Physique quantique - ellipses - 9782729837389 - Livre - Unitheque.com
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Pour comprendre simplement les origines et l'évolution de la Physique quantique
De l'atome au quark, les recherches expérimentales ont permis de découvrir les structures infiniment déliées de la matière. Réalisées au cours du XXe siècle, ces découvertes ont progressivement établi les fondements de la physique quantique. Celle-ci est devenue la base de toutes les disciplines de la physique.La mécanique [...] [lire le résumé du livre]
Quel est le sujet du livre "Pour comprendre simplement les origines et l'évolution de la Physique quantique"
De l'atome au quark, les recherches expérimentales ont permis de découvrir les structures infiniment déliées de la matière.
Réalisées au cours du XXe siècle, ces découvertes ont progressivement établi les fondements de la physique quantique. Celle-ci est devenue la base de toutes les disciplines de la physique. La mécanique quantique a permis de modéliser les propriétés de l'atome de façon spectaculaire. Son association avec la relativité restreinte a ensuite apporté un nouvel approfondissement, conduisant à l'électrodynamique quantique. Puis, de nos jours, la théorie quantique des champs est devenue la théorie standard des particules élémentaires et de leurs interactions.
Au fur et à mesure de l'évolution de la physique quantique, les exposés de son contenu sont de plus en plus abstraits. Or, les idées qui ont été à l'origine des théories quantiques sont toujours faciles à comprendre. De plus, le formalisme utilisé au début par les créateurs est également très classique.
Dans cet ouvrage, l'auteur a recherché les textes originaux qui ont fondé la physique quantique. Il expose le plus simplement possible les résultats auxquels ces créateurs ont abouti et qui constituent les bases fondamentales de la physique quantique.
Auteurs :
Les travaux de recherches et d'enseignement universitaires de Jean Hladik lui ont permis d'acquérir une large connaissance des théories scientifiques les plus modernes. Grâce à ses talents pédagogiques, l'auteur explique simplement les origines et l'évolution de la physique quantique, fondement de toutes les disciplines de la physique.
Sommaire et contenu du livre "Pour comprendre simplement les origines et l'évolution de la Physique quantique"
Table des matières
Prologue.
Qu'est-ce que la physique quantique 1. 3
De la physique classique à la physique quantique 3
Les fondements de la physique deviennent quantiques .4
Pourquoi s'intéresser aux origines de la physique quantique .4
Première partie
Quantification de la matière et du rayonnement
1.
De l'existence des atomes 9
Allons donc voir chez les Grecs 10
L'Église récupère les atomes cachés longtemps sous le tapis 11
Les cristaux démontrent l'existence des atomes 15
Le mariage atomique des éléments chimiques 16
Après plus de deux millénaires, l'existence des atomes est reconnue 20
Comment voir les atomes d'un cristal 23
2.
Découverte des constituants de l'atome 25
De l'étincelle électrique aux rayons cathodiques 25
Les rayons cathodiques se métamorphosent en électrons 27
Les « rayons uraniques» de Henri Becquerel 30
Le noyautage des atomes 32
Les noyaux atomiques ont des structures complexes 35
3.
Quantification du rayonnement 39
Descartes propose une théorie de la 1umière 39
Un milieu mystérieux qui emplit tout l'espace .42
Quantification de l'énergie lumineuse par Isaac Newton .44
Max Planck devient l'initiateur de la physique quantique en 1900 .46
La spectroscopie atomique .49
La transformation de la matière en rayonnement.. 51
Deuxième partie
Mécanique quantique non relativiste
4.
Les ondes s'associent aux particules 59
L'atome d'hydrogène de Bohr 60
L'atome de Bohr-Sommerfeld 62
Le photon présente des caractéristiques dignes d'une particule 63
Premier postulat fondamental de la mécanique quantique 67
Véri fication de l' hypothèse ondulatoire 70
L'optique électronique 74
5.
L'équation de ScfJ.rodinger 75
Le théoricien se pose des devinettes et essaie de les résoudre 75
Erwin Schr6dinger résout une devinette 76
Max Born donne une interprétation physique de la fonction d'onde 79
Nouvelle représentation de l'atome d'hydrogène 81
Extension de l'équation de Schr6dinger à tous les atomes 85
Équation de Schr6dinger dépendant du temps 88
6.
Bosons et fennions 91
Des résultats expérimentaux difficiles à interpréter. 91
Le spin de l'électron 94
L'équation de Pauli 97
Fonctions d'onde symétriques et antisymétriques 99
Bosons et fermions 100
Inégalités de Heisenberg 102
L'ère de la physique quantique lOS
7.
Chimie quantique 107
La classification périodique des éléments chimiques 107
Les atomes dans l'approximation du champ central. 110
Système périodique des éléments 113
Molécules diatomiques 115
Équation de Schrôdinger d'une molécule quelconque 119
Propriétés de symétrie des molécules 120
Groupes finis de symétrie des molécules 122
8.
Équivalence entre matière et énergie: E = mC: 125
Des entités qui furent « indestructibles» 125
Pression exercée par la lumière sur la matière 128
Mesure de la pression de radiation 131
Henri Poincaré démontre J'inertie de l'énergie électromagnétique 132
Démonstration de la formule E = me? 135
Le « défaut de masse» des éléments chimiques vérifie E =me? 138
Première vérification expérimentale de la formule E = me? 140
Première particule d'antimatière 142
La matérialisation de l'énergie par Irène et Frédéric 1oliot-Curie 143
Troisième partie
De la mécanique relativiste à l'électrodynamique quantique
9.
Relativité restreinte 149
Insuffisances de la mécanique quantique non relativiste 149
Première idée: il existe des systèmes de référence où les lois de la physique
ont la même forme 152
Deuxième idée: l'espace a les mêmes propriétés en tout point et en
toute direction 155
Troisième idée: toutes les horloges d'un référentiel doivent être réglées
strictement à la même heure 155
Quatrième idée: toues les phénomènes ont une cause 159
La transformation de Galilée 159
Les postulats de Poincaré 162
La transformation de Lorentz-Poincaré 163
Les postulats de Poincaré démontrent l'invariance de la vitesse
de la lumière 165
La mécanique relativiste 166
Vitesse limite des particules 167
Expressions de l'énergie d'une particule 168
10.
Équation de Dirac 171
Origine relativiste de la mécanique quantique 171
Équation de Klein-Gordon 172
Équation de Dirac pour une particule libre 175
Équation de Dirac pour une particule chargée dans un champ 175
Le spin de l'électron 177
Équation de Dirac pour l'atome d'hydrogène 179
Structure fine du spectre de l'atome d'hydrogène 180
Il.
Électrodynamique quantique 185
Les idées de quantification du champ électromagnétique 185
L'oscillateur harmonique en mécanique quantique non relativiste 188
Quantification du champ électromagnétique libre 189
Formulation lagrangienne de la mécanique quantique 191
Mesures expérimentales et électrodynamique quantique 195
Quantification par l'intégrale de chemin 198
Illustration par Feynman de l'intégrale de chemin 200
Champ quantique d'électrons 203
Interactions entre électrons et photons 203
Quatrième partie
Des centaines de nouvelles particules
12.
Particules venues du cosmos 207
Découverte du positon 207
Découverte du méson !! 209
L'hypothèse du méson de Hideki yukawa 21 0
Découverte du méson Jt de yukawa 211
13.
Les accélérateurs de particules 213
Naissance des premiers accélérateurs de particules 213
Accélérateurs linéaires 216
Accélérateurs circulaires 218
Recherches sur la structure du noyau atomique 220
Les détecteurs de particules 223
Mécanique quantique du noyau atomique 225
14.
Leptons, hadrons et bosons 227
L'antineutrino électronique de Fermi 227
Les leptons 229
Les hadrons 231 Multiplets et supermultiplets de hadrons 233 Les interactions entre les particules 236
Cinquième partie
Vers une théorie unificatrice
15. Quelques groupes en physique quantique 241
Définition d'un groupe 241 Notion d'opérateur agissant sur des vecteurs 243 S0(2) : groupe des rotations dans un plan 246 S0(3) : groupe des rotations spatiales 247 Ven) : groupes unitaires 248 Groupes de l'espace-temps à quatre dimensions 250 Spineurs de Pauli et groupe SV(2) 254 Matrices infinitésimales des groupes continus 257 Notions sur la somme et le produit directs des représentations 259
16. Les quarks, particules élémentaires fonnant les hadrons 261 Lois de conservation 261 Isospin 264 Des particules inconnues: les quarks 265 Représentation de SV(2) par les quarks u et d 267 Supermultiplets de mésons 268 Supermultiplets de baryons 269 De nouveaux quarks dévoilent leur charme 271 Symétrie SV(4) 274
17. Aperçus sur la théorie quantique des champs 277 Champs classiques et quantification des champs 278 Symétries discrètes 281 Interaction forte 282 Les interactions faibles 284 Le « Modèle standard » 288 Les supercordes et autres théories concurrentes 292
18. Applications technologiques 295 Les premières bombes atomiques 295 Les centrales nucléaires 297 Les horloges atomiques 299 Le microscope à effet tunnel 300 Masers et lasers 302
Épilogue 307 Astrophysique quantique 307 Cosmogonie quantique 310 À la recherche de l'unification 312 Le Grand Collisionneur de Hadrons et son détecteur ATLAS 3 13
Bibliographie 315
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