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La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Partie I.

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2 La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Partie I

3 29 juil Mécanique des matrices de Heisenberg 7 nov. 1925Mécanique quantique (q-nombre) de Dirac 16 nov Born, Heisenberg et Jordan bases complètes de la mécanique des matrices Janv Equation de Schrödinger (onde ) Mars 1926 Equivalence des approches de W. Heisenberg, P. Dirac et E. Schrödinger Juin 1926Interprétation probabiliste de londe par Born Août 1926Statistique de Fermi-Dirac (Fermi en février, Dirac en août) La naissance de la mécanique quantique orthodoxe Chronologie

4 Gamov dira à propos de la parution quasi simultanée des articles de Heisenberg et de Schrödinger : Cest comme si lon avait découvert LAmérique simultanément par New York et Los Angeles La naissance de la mécanique quantique orthodoxe Chronologie 23 fév Principe dincertitude dHeisenberg Mai 1927 Pauli formalise le concept de spin grâce aux Matrices de Pauli Sept 1927 Congrès de Côme ; Cinquième Conseil Solvay Janvier 1928 Equation de Dirac

5 La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Plan Werner Heisenberg Paul Adrien Maurice Dirac Erwin Schrödinger Max Born Johannes Stark, Philipp Lenard, Lantisémitisme chez deux physiciens du III e Reich Equation de Schrödinger et de Klein Gordon Relations dincertitude dHeisenberg Les congrès de 1927 et léquation de Dirac

6 Werner Heisenberg ( )

7 Würzburg Werner (Karl) Heisenberg est né le 5 décembre 1901 à Würzburg

8 Il passe son baccalauréat en 1920 (à 19 ans) et son doctorat en 1923 (à 23 ans) sous légide de Sommerfeld Il devient lassistant de Max Born à Munich, puis professeur de physique Il est nommé directeur de linstitut Max Planck à Berlin

9 Aperçu des travaux 1925 : Heisenberg développe la première formalisation de la mécanique quantique, en même temps qu'Erwin Schrödinger : Il introduit la mécanique des matrices en et réinvente à loccasion le calcul matriciel introduit en 1858 par Cailey (ce que Max Born lui fait remarquer ) 1925 : Il énonce le « principe d'incertitude » qui stipule que la détermination de certains couples de valeurs, par exemple la position et la quantité de mouvement, ne peut se faire avec une précision infinie 1929 : Heisenberg travaille avec Wolfgang Pauli à l'élaboration de la théorie quantique des champs

10 Heisenberg auteur

11 Heisenberg professeur

12 Heisenberg Prix Nobel (1932) Heisenberg obtient le prix Nobel de physique en 1932 : Pour létablissement de la mécanique quantique dont lapplication a conduit, entre autre, à la découverte des formes allotropiques de lhydrogène

13 Heisenberg & Bohr

14 1932 : Après la découverte du neutron par James Chadwick, Heisenberg propose le modèle proton- neutron du noyau atomique, et s'en sert pour expliquer le spin nucléaire des isotopes Théorie du magnétisme, modèle du noyau, théorie unitaire Participe aux travaux devant donner aux Allemands la bombe atomique Aperçu des travaux

15 Pendant la seconde guerre mondiale : Heisenberg dirige le programme allemand d'armement nucléaire au Kaiser Wilhelm Institut de Berlin Il révèle l'existence du programme à Niels Bohr lors d'une conférence à Copenhague en septembre Cette réunion mit fin à la très longue amitié entre Heisenberg et Bohr, qui rejoignit le projet Manhattan. Cependant, les Allemands ne réussirent pas à produire d'arme nucléaire Il y eut beaucoup de controverses pour savoir si Heisenberg avait vraiment tenté de ralentir le projet. Heisenberg, lui-même, affirma après la guerre qu'il aurait freiné ce programme s'il avait eu une chance de réussir En février 2002, on retrouve une lettre écrite par Bohr, mais jamais envoyée, datée de 1957 et destinée à Heisenberg. Dans celle-ci, Bohr raconte qu'Heisenberg, lors de leur rencontre en 1941, n'exprima aucun scrupule moral concernant le projet allemand de bombe atomique, et qu'il avait passé les deux dernières années avant cette rencontre à travailler exclusivement sur ce projet. Il était convaincu qu'elle déciderait de l'issue de la guerre De nombreux historiens des sciences prennent cette lettre comme une preuve de l'implication d'Heisenberg dans le programme allemand, mais plusieurs personnes ont avancé l'hypothèse que Bohr n'avait pas compris les intentions d'Heisenberg lors de cette réunion. Heisenberg et la bombe allemande

16 Après guerre Après la guerre Heisenberg est emprisonné en Grande-Bretagne 1946 : à son retour en Allemagne, il est nommé directeur de l'Institut Max Planck de Göttingen 1962 et 1971: il publie deux livres expliquant la philosophie de la physique, ainsi qu'un ouvrage intitulé Der Teil und das Ganze (La Partie et le Tout) à propos de sa vie, de son amitié avec Bohr et de l'évolution de la physique quantique Werner Heisenberg meurt à Munich le 1 er février 1976

17 Paul Adrien Maurice Dirac ( )

18 Les origines Paul Adrien Maurice Dirac naît le 8 août 1902 à Bristol Son père, Charles Dirac, est originaire de Suisse (Canton du Valais), lui-même est issu dune famille française (Dirac, Charentes). Il est tyrannique et exige de ses fils quils ne lui parlent quen français Paul Dirac préfère rester silencieux, il deviendra presque mutique (il prononce le moins de mots possible pour parler de choses uniquement indispensables), ses relations sociales seront extrêmement limitées, par ailleurs il dédaigne tout besoin matériel Château de Dirac, à Dirac (Charentes)

19 Les études 1918 : Dirac étudie le génie électrique à luniversité de Bristol, il obtient son diplôme dingénieur en 1921 avec la mention très bien, à lâge de 19 ans Il étudie en autodidacte la théorie de la relativité dEinstein puis les mathématiques à luniversité de Bristol pendant 2 ans 1923 : Le suicide de son frère, Reginald, le bouleverse 1923 : On lui offre un poste à la prestigieuse université de Cambridge

20 1928 : Léquation de Dirac 1925 : Dirac nà que 23 ans lorsquil élabore sa théorie quantique 1926 : Il soutient sa thèse intitulée « Mécanique quantique » 1928 : Dirac déduit du travail de Pauli (sur un système de spins non-relativiste) une équation relativiste décrivant l'électron, et contenant en soi le spin : cest léquation de Dirac 1928 : Dirac possède à 26 ans une renommée internationale Il introduit aussi lImpulsion de Dirac δ(t)

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22 1930 : Principes de la mécanique quantique et bra-ket Dans Les principes de la mécanique quantique, publié en anglais 1930, Dirac utilise l'algèbre des opérateurs linéaires comme une généralisation des théories d'Heisenberg et de Schrödinger Il introduit la notation bra-ket, pour laquelle | ψ > est un vecteur d'état dans l'espace des états du système, et < ψ | un vecteur de l'espace dual correspondant

23 1932 : Professeur Lucassien Dirac est nommé à 30 ans « Professeur Lucasien » à l'université de Cambridge, chaire quoccupa Isaac Newton Dirac occupera cette chaire jusquen 1969

24 1933 : Prix Nobel de Physique avec Erwin Schrödinger Pour « la découverte de formes nouvelles et productives de la théorie atomique » Dans un premier temps il veut refuser le prix pour ne pas devenir célèbre

25 Dirac, Heisenberg et Schrödinger à la gare de Stockholm en décembre 1933

26 1937 : Mariage Dirac se marie en 1937 avec Magrit Wigner, sœur du physicien Eugene Wigner Ils auront deux enfants, Mary et Florence Paul et Magrit Dirac A un ami qui laborde avec un «Comment ça va ?» et qui se demande qui est la jeune femme assise à côté de lui, Dirac répond : «Oh ! excusez-moi, jai oublié de faire les présentations Voici..., voici la sœur de Wigner»

27 Quelques grands apports Statistique de Fermi-Dirac (1926) Introduction du concept dantimatière (1931) Evolution des constantes universelles, monopôles magnétiques (1937) Seuls les résultats expérimentaux doivent intéresser les physiciens Notre ami Dirac a lui aussi sa religion, et le premier commandement de cette religion est : Dieu nexiste pas, mais Dirac est son prophète (Pauli)

28 Anecdote Lors dune conférence à Toronto, un auditeur sadresse à Dirac au moment des questions : Monsieur, je ne comprends pas comment vous avez établi la formule... Ce nest pas une question cest une constatation réplique sèchement Dirac ! Une autre fois Nishina reproduit un calcul devant Dirac et sexclame : Oh ! Jai dû faire une faute de signe, Un nombre impair de fautes commente sévèrement Dirac !

29 Anecdote Lors dune réception à Copenhague, Gamov entreprend Dirac sur la distance optimale pour contempler une femme «Mais, dis-moi, Paul, demande Gamov, quelle est la plus petite distance à laquelle tu aies jamais vu un visage de femme ? » « Oh, répond Dirac sans rire, en ouvrant ses bras dune bonne cinquantaine de centimètres, à peu près à cette distance »

30 Anecdote Lors dun dîner mondain, Dirac est assis à côté dun ministre (qui connaissait la réserve du savant). Le vent soufflant très fort, le ministre dit à Dirac : «Very windy today, isnt it ? » Dirac se lève sans dire un mot et se dirige vers la terrasse Il hume lair, revient tranquillement à sa place et finit par dire : « Yes, sir »

31 Dirac meurt le 20 octobre 1984 à Tallahassee en Floride Il est enterré à lAbbaye de Westminster, à côté de Newton Disparition

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33 Erwin Schrödinger ( )

34 Schrödinger naît à Vienne le 12 août 1887 Il est fils unique, son père est un homme daffaire très ouvert et sa mère est professeur de chimie Erwin Schrödinger et sa Mère Georgie, en 1888 Lenfance Erwin Schrödinger à 7 ans Il parle couramment langlais à lâge de 10 ans A 11 ans, il entre au prestigieux Akademisches Gymnasium de Vienne (toujours 1 er de sa classe)

35 En 1906, à 19 ans, il entre à luniversité de Vienne Il revendique lhéritage de Boltzmann et de son image intuitive de la physique : « Boltzmann fut mon premier amour en physique » Schrödinger à luniversité en 1906 Les études Je naquis et fus élevé à Vienne alors que lenseignement et la personnalité de Ernst Mach dominait encore latmosphère

36 Particulièrement en physique et en mathématique, Schrödinger avait un don pour comprendre immédiatement et rapidement ce qui était expliqué en cours. Après celui-ci, le professeur pouvait lappeler au tableau et lui poser des problèmes quil résolvait avec facilité Les études

37 1910 : Schrödinger devient lassistant du professeur Exner 1911 : Il est assistant de physique expérimentale à luniversité de Vienne 1914 : Il obtient son habilitation 1914 : Départ pour la guerre 1917 : professeur de météorologie Professeur Exner Schrödinger soldat Les débuts

38 1920 : Nommé assistant à Jena 1920 : Mariage avec Anne- Marie Bertel 1921 : Titulaire de la chaire de physique théorique à lETH de Zürich (succède à von Laue et Einstein) 1927 : Succède en 1927 à Max Planck à la chaire de physique théorique de Berlin Mariage

39 Une vie sentimentale agitée Son esprit et son cœur ont toujours été en état de superposition Aimez une fille de tout votre cœur et embrassez-la sur la bouche : alors le temps sarrêtera et lespace cessera dexister Erwin découvre en 1926 son équation au terme d « un épisode érotique fulgurant et tardif » (Hermann Weyl) Erwin a trois filles, de trois maîtresses différentes, elles naissent en 1934, 1945 et 1946 : Anne-Marie Bertel les considérera comme ses enfants adoptifs De son côté, Anne-Marie Bertel entretient une liaison avec Hermann Weyl, lami mathématicien dErwin

40 Einstein à Schrödinger Lidée de votre article montre un réel génie En février 1926 Schrödinger est invité à présenter les travaux de de Broglie lors dun séminaire à Zurich Il trouve un «truc» pour faire lexposé Ce « truc » cest léquation de Schrödinger ! Février 1926 : Equation de Schrödinger

41 Schrödinger est passionné de philosophie Il se réfère souvent à Spinoza, Kant et à la philosophie Hindoue Schrödinger et la philosophie

42 Schrödinger et la mécanique quantique Je connaissais bien sûr la théorie dHeisenberg, mais jai été découragé, pour ne pas dire dégoûté, par ces méthodes algébriques transcendantes, que je trouve très difficiles, et par le manque dintuitivité

43 Schrödinger obtient en 1933 le prix Nobel de physique avec Dirac pour «la découverte de formes nouvelles et productives de la théorie atomique» 1933 : Prix Nobel Schrödinger, Dirac, Heisenberg

44 1935 : Le chat de Schrödinger

45 1933 : Départ pour Oxford 1936 : Retour à Graz 1938 : Poste en Belgique 1939 : Institut de recherche de Dublin 1956 : Retour à Vienne Carrière universitaire

46 1961 : Schrödinger meurt à Vienne le 4 janvier Sur sa tombe on peut lire sa célèbre équation HΨ=EΨ Disparition

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48 Max Born ( )

49 Etudes Max Born naît à Breslau le 11 décembre 1882, cest dans cette ville quil fait ses études secondaires Entre 1901 et 1906 il étudie successivement à Heidelberg, Zürich et Göttingen auprès de grands maîtres : F. Klein ; D. Hilbert ; H. Minkowski ; K. Runge ; Schwarzschild et Voigt Il Passe sa thèse de maths sous la direction de D. Hilbert, obtient un prix en physique et devient lassistant de D. Hilbert en 1907 Il séjourne à Cambridge chez J.J. Thomson et J. Larmor en 1908 puis étudie la relativité chez Minkowski Après son habilitation, il devient Maître assistant en physique théorique à Göttingen de 1909 à 1915

50 Professeur Il est appelé en 1915 à devenir le maître assistant de Planck à Berlin mais la guerre il est bientôt mobilisé (travaux sur le « radar acoustique ») A Berlin il fait la connaissance dEinstein et le rencontre souvent En 1919 il devient professeur de physique théorique à Francfort (il travaille avec O. Stern) Entre 1921 et 1933 il revient à Göttingen comme professeur de physique théorique Max Born vers 1920

51 Max Born à Göttingen

52 Créateur Max Born sest marié avec Hedwig Ehrenberg en 1913, ils auront 3 enfants Max Born avec son fils en : Théorie quantique de Born Jordan et Heisenberg Juin 1926 : Interprétation probabiliste de londe

53 Émigration Born quitte lAllemagne Nazie en 1933 Il travaille à Cambridge ( ) Il est ensuite nommé professeur à Édimbourg, il y restera jusquà sa retraite en 1953 Il revient ensuite en Allemagne à Bad Pyrmont, petite ville deau proche de Göttingen

54 Prix Nobel En 1954 Born (qui a alors 72 ans) reçoit le prix Nobel : «Pour ses travaux fondamentaux en mécanique quantique et spécialement pour son interprétation statistique de la fonction ondulatoire» Ces travaux (interprétation probabiliste de londe ) datent de 28 ans (juin 1926) Born indique qu«il avait été affecté, en 1932, malgré une lettre amicale dHeisenberg, de ne pas avoir obtenu le prix Nobel en même temps que lui... » Il ajoute : « La surprise et la joie furent dautant plus grandes, que le prix me fût attribué non pour le travail que javais effectué en collaboration avec Heisenberg et Jordan, mais pour linterprétation statistique de la fonction donde de Schrödinger, que javais imaginée et développée seul»

55 Les principaux travaux de Max Born Théorie atomique ; compressibilité / élasticité des métaux ; physique des cristaux (1919) Mécanique quantique Electrodynamique non linéaire (avec L. Infeld) Optique (Born & Wolf)

56 Deux livres célèbres

57 Disparition Max Born meurt le 5 janvier 1970 à Göttingen

58 Johannes Stark, Philipp Lenard Lantisémitisme chez deux physiciens du III e Reich

59 Johannes Stark est né le 15 avril 1874 à Schickenhof en Bavière, il fait ses études au lycée de Bayreuth et plus tard à Ratisbonne Il effectue ses études universitaires à luniversité de Munich, où il a étudie la physique, les mathématiques, la chimie, et la cristallographie Il occupe après son doctorat plusieurs postes, devient maître assistant à luniversité de Göttingen puis à luniversité de Greifswald De 1933 à sa retraite en 1939, Stark est président de lInstitut Physico- technologique, puis président de la Deutsche Forschungsgemeinschaft Très actif, Stark a publié plus de 300 articles, principalement sur lélectricité Pendant le régime Nazi, il a essayé (avec Philipp Lenard) de devenir le « Fürher de la physique allemande » et mène campagne contre la « physique juive » dAlbert Einstein Johannes Stark (1874 – 1957)

60 Effet Stark sous l'action d'un champ électrique

61 Prix de Baumgartner de lAcadémie des sciences de Vienne (1910) Prix de Vahlbruch de lAcadémie de Göttingen (1914) Médaille de Matteucci de lAcadémie de Rome Prix Nobel en 1919 : « Pour sa découverte du dédoublement des raies spectrales en présence dun champ électrique » Des travaux récompensés

62 Livre de Stark sur Hitler (traduction danoise, 1932)

63 Exemple de prise de position antisémite (1937) Stark écrit le 15 juillet 1937 dans Das Schwarze Korps Il y a un domaine où lesprit juif des juifs blancs soppose particulièrement à la vraie culture et où leur solidarité avec les maîtres juifs doit incontestablement être mise en évidence : cest le domaine scientifique. La tâche à accomplir en priorité est dépurer la science de lesprit juif

64 A la fin de la guerre Stark est condamné à 4 ans de travaux forcés Epilogue

65 Philipp Eduard Anton von Lenard naît le 7 juin 1862 à Presbourg Il étudie à luniversité de Berlin et dHeidelberg sous la direction de Bunsen et Helmholtz et obtient son doctorat en : Assistant de Hertz à Bonn 1898 : Professeur et directeur du laboratoire de physique de luniversité de Kiel 1907 : Professeur et directeur de linstitut de radiologie à Heidelberg Philip Lenard (1862 – 1947)

66 Travaux sur les rayons cathodiques (1894) Les rayons cathodiques peuvent séchapper à travers une fenêtre très fine (fenêtre de Lenard) Les rayons se déplacent de la cathode vers lanode Philipp Lenard

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68 Lenard prolonge le travail de Hertz sur leffet photoélectrique 1/ L'effet photoélectrique ne se produit qu'avec un rayonnement de fréquence supérieure ou égale à la fréquence seuil 2/ Le courant de saturation est proportionnel à la puissance du faisceau incident 3/ La tension d'arrêt est fonction affine de la fréquence du rayonnement incident

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70 Lenard est un expérimentateur de génie, mais il déteste la théorie Dans son autobiographie il se dit « solitaire et incapable d'aimer ses prochains » Sa frustration de la non- reconnaissance de ses travaux et son isolation sociale peuvent être les raisons pour lesquelles il a commencé à s'engager dans le national-socialisme. Là, il y rencontre un sentiment de solidarité et de patrie Philipp Lenard un physicien frustré

71 Depuis toujours le Kaiser- Wilhelm a été une monstruosité juive destinée, à linsu de lEmpereur et de ses conseillers, à permettre aux juifs de sacheter une respectabilité et dacquérir, eux et leurs frères en esprit, des positions confortables et influentes comme « chercheurs » Lenard à Vahlen (Ministère de la recherche), 1936 Planck président du Kaiser Wilhelm lors du 25ème anniversaire Berlin, 1936

72 Médaille Franklin (1905) Prix Nobel (1905) Docteur Honoris Causa des Universités de Christiania (1911), Dresde (1922) et Pressburg (1942 ) Protection d'Aigle du Reich (1933) Citoyen d'honneur de Heidelberg Des travaux récompensés Médaille Franklin

73 Ph. Lenard recevant son diplôme honoris causa de luniversité de Heidelberg

74 Hommage universitaire pour Lenard

75 A la fin de la guerre Le nard na pas été inquiété, probablement à cause de ses contributions scientifiques et de son âge (83 ans en 1945) Epilogue

76 La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Plan Werner Heisenberg Paul Adrien Maurice Dirac Erwin Schrödinger Max Born Johannes Stark, Philipp Lenard, Lantisémitisme chez deux physiciens du III e Reich Equation de Schrödinger et de Klein Gordon Relations dincertitude dHeisenberg Les congrès de 1927 et léquation de Dirac

77 Juillet 1925 : introduction de la Mécanique Quantique Le 29 juillet Heisenberg soumet un article Sur la ré interprétation quantique des relations cinématique et mécanique dans lequel il introduit le terme de mécanique quantique A ce stade, il semble judicieux d'une part, d'abandonner tout espoir d'observer ces quantités inobservables, d'autre part de concéder que les éléments d'accord entre les règles quantiques existantes et l'expérience sont plus ou moins accidentels, et de construire une mécanique quantique dans laquelle seule des relations entre observables interviendront… Heisenberg a pondu un gros œuf quantique commentera Einstein La mécanique dHeisenberg ma rendu la joie de vivre ! dira Pauli

78 Septembre 1925 : Heisenberg, Born et Jordan Le 27 septembre Heisenberg, Born et Jordan introduisent la relation de commutation pq-qp = h/2 i Cette relation est découverte indépendamment par Dirac le 7 novembre Le 16 novembre Born, Heisenberg et Jordan donnent les bases complètes de la Mécanique des matrices Pauli utilise de son coté ce formalisme très complexe et réussit, en novembre 1925, à retrouver les raies de Balmer de lhydrogène ainsi que leffet Stark

79 Hiver 1925 : Dirac Paul Dirac développe pendant lautomne et lhiver 1925 une approche très différente fondée sur les q-nombres Max Born est lun des premiers à lire la théorie de Dirac : Il dira : …ce fut lune des plus grande surprise de ma vie scientifique. Le nom de Dirac métait complètement inconnu, lauteur était très jeune cependant tout était parfait dans son cheminement, cétait admirable

80 En août 1925 le directeur de thèse de Dirac, Fowler, lui montre larticle dHeisenberg Dirac sy plonge totalement pendant dix jours Un dimanche, au cours de sa promenade hebdomadaire, il poursuit sa réflexion et fait le rapprochement entre le commutateur dHeisenberg et les crochets de Poisson de la mécanique classique Il écrit : «Cétait un dimanche, je ne pouvais pas aller en bibliothèque, tout ce quil me restait à faire était dattendre impatiemment, pendant la nuit et le début de la matinée, que les bibliothèques ouvrent» Il vérifie le bien-fondé de ses connaissances sur les crochets de Poisson et indique «tout le travail découla assez directement de cette première idée» Il racontera plus tard que linstant de sa révélation a été le plus émouvant de sa vie Circonstances de la découverte

81 Janvier 1926 : Schrödinger En janvier 1926 Schrödinger développe une troisième approche directement inspirée des travaux de de Broglie et fondée sur londe Il formalise ainsi la mécanique ondulatoire

82 Le triomphe de léquation de Schrödinger En mars 1926, Schrödinger montre léquivalence de son approche avec celles dHeisenberg et de Dirac La théorie de Schrödinger triomphe. Elle est simple, donne une image compréhensible de la physique en terme donde et permet de retrouver les autres représentations dHeisenberg et de Dirac Au sommet de la vague entre mars et juillet 1926, la nouvelle théorie permet enfin dinterpréter dans les moindres détails les observations complètes des effets Zeeman et Stark

83 Equation de Schrödinger

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85 Equation de Klein – Gordon (équation donde dune particule libre relativiste)

86 Août 1926 : Statistique de Fermi Dirac En août 1926 Dirac indique Les fonctions propres symétriques... donnent la mécanique statistique de Bose Einstein... qui conduit à la loi de Planck. La solution avec des fonctions propres antisymétriques est celle qui simpose pour les électrons dans un atome… Cest lacte de naissance de la statistique de Fermi Dirac Fermi a publié indépendamment, en 1926, un travail équivalent dans les comptes rendus de lAcadémie Lincei

87 La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Plan Werner Heisenberg Paul Adrien Maurice Dirac Erwin Schrödinger Max Born Johannes Stark, Philipp Lenard, Lantisémitisme chez deux physiciens du III e Reich Equation de Schrödinger et de Klein Gordon Relations dincertitude dHeisenberg Les congrès de 1927 et léquation de Dirac

88 Principe dincertitude Le 23 février 1927 Heisenberg, qui na que 25 ans, énonce le principe dincertitude

89 Principe dincertitude

90 Principe dincertitude dHeisenberg

91 Principe dincertitude Inégalités dHeisenberg

92 Principe dincertitude : Le microscope dHeisenberg

93 Intéraction elm et principe dincertitude

94 Test des inégalités dHeisenberg

95 La naissance de la mécanique quantique orthodoxe et ses problèmes dinterprétation Plan Werner Heisenberg Paul Adrien Maurice Dirac Erwin Schrödinger Max Born Johannes Stark, Philipp Lenard, Lantisémitisme chez deux physiciens du III e Reich Equation de Schrödinger et de Klein Gordon Relations dincertitude dHeisenberg Les congrès de 1927 et léquation de Dirac

96 Pauli formalise en mai 1927 le concept de spin grâce aux matrices de Pauli Les physiciens quantiques se réunissent à Côme en septembre 1927 pour le centenaire de la mort de Volta Cest à cette occasion que Bohr introduit pour la première fois son principe de complémentarité

97 Principe de complémentarité Daprès lessence de la théorie des quanta, nous devons donc nous contenter de considérer la représentation dans lespace temps et le principe de causalité, dont la combinaison est caractéristique des théories classiques, comme des traits complémentaires mais sexcluant mutuellement de la description de lexpérience, qui symbolisent lidéalisation des possibilités dobservation et de définition

98 1927 : 5ème Conseil Solvay Sont présents : Langmuir, Planck, Marie Curie, Lorentz, Einstein, Langevin, Guye, Wilson, Richardson, Debye, Knudsen, W. L. Bragg, Kramers, Dirac, Compton, Louis de Broglie, Born, Bohr, Piccard, Henriot, Ehrenfest, Herzen, de Donder, Schrödinger, Verschaffelt, Pauli, Heisenberg, Fowler, Brillouin Jamais une telle assemblée de physiciens na été réunie ; sur 29 participants, 17 sont ou seront lauréats du Nobel Sir W.L Bragg se souvient ainsi de ce Conseil : I think it has been the most memorable one which I have attended…. Beaucoup dautres témoignages vont dans ce sens Nous tenons la mécanique des quanta pour une théorie complète, dont les hypothèses fondamentales physiques et mathématiques ne sont plus susceptibles de modifications Bohr, Born, Heisenberg

99 1927 : 5ème Conseil Solvay

100 1928 : Léquation de Dirac Début de 1928 Dirac publie un mémoire introduisant léquation de Dirac Jai vu Dirac il y a quelques jours à Cambridge. Il a maintenant un nouveau système déquations qui rendent parfaitement compte du spin de lélectron. Il a tapé dans le mille. Ses équations différentielles ne sont pas du deuxième ordre, mais du premier seulement ! (Charles Darwin à Niels Bohr, 26/12/1927)

101 Equation de Dirac et anti matière Le 26 novembre 1929 Dirac fait lhypothèse que dans la mer de charges négatives doivent exister des lacunes ou des «trous» de charges positives Il assimile tout dabord les trous aux protons : Nous sommes conduit à émettre lhypothèse que les trous apparaissant dans la distribution délectrons dénergie négative sont des protons En mai 1931 Dirac fait lhypothèse de l «antiélectron» : Les trous seraient une nouvelle espèce de particule, que lon na jamais détectée, de même masse que lélectron, mais de charge opposée Le 2 août 1932 Carl Anderson découvre lantiélectron


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