PANORAMA DES DÉCOUVERTES EN PHYSIQUE

19/06/2015

DE KEPLER AU MODÈLE STANDARD

Les entrées de ce court dictionnaire chronologique proposent un aide-mémoire des découvertes fondamentales faites par les physiciens modernes ainsi que les références aux textes fondateurs et le cas échéant les liens au réseau Internet qui y conduisent.

Annexes

UNITÉS DE BASE

GRANDS PRINCIPES DE LA MÉCANIQUE ET DE LA PHYSIQUE CLASSIQUE

DATE	PHYSICIEN	OBJET
1609	Johannes Kepler (1571-1630)	Pendant un temps assistant de l’astronome danois Tycho Brahe (1546-1601), il publie ses deux premières lois dans Astronomia nova [1]. 1. « Les planètes décrivent des trajectoires elliptiques dont le Soleil est un foyer. » 2. « Le mouvement de chaque planète est tel que le segment de droite reliant le Soleil et la planète balaie des aires égales pendant des durées égales. »
1610	Galilée 1564-1642	Découvre les satellites de Jupiter dits « galiléens ». Au début du siècle, aurait réalisé dans des conditions et à des dates incertaines des expériences vérifiant le principe d’équivalence (faible) entre la masse inertielle et la masse gravifique : dans un même champ gravitationnel des corps de compositions différentes chutent simultanément [2]. Cette équivalence sera généralisée par Einstein à l’accélération et à la gravitation.
1618	Johannes Kepler (1571-1630)	Publication de sa troisième loi : « Pour toutes les planètes, le rapport entre le cube du demi grand axe de la trajectoire [a] et le carré de la période [P] est le même — cette constante est indépendante de la masse de la planète [3] ».
1632	Galilée 1564-1642	Sur un exemple, Galilée expose - sans le nommer - le principe de relativité du mouvement dans un système en mouvement uniforme, (Dialogue sur les deux grands systèmes du monde) [4]. Dans cet ouvrage, Galilée soutient la thèse de l’héliocentrisme (Nicolas Copernic - 1473-1543) qui était depuis quelques années au centre d’une polémique avec l’Église et conduisit à sa condamnation en 1633, bien qu’elle ait bénéficié auparavant d’une certaine tolérance tant qu’elle se situait au niveau d’une hypothèse scientifique.
1637	René Descartes (1596-1650)	La lumière est transmise par un milieu rigide et immobile, l’éther, comme le bâton qui transmet à l’aveugle la présence d’un obstacle. La transmission est instantanée. La dioptrique.(1637) [5].
1657	Pierre de Fermat (1607 ?-1665)	Principe de Fermat. Énoncé en 1657 mais publié en 1662 (Synthèse pour les réfractions) (Wiki. [6]) : « La lumière se propage d'un point à un autre sur des trajectoires telles que la durée du parcours soit extrémale (Wiki.) ».
1662 pour Boyle (1627-1691), 1676 pour Mariotte (1620-1684)	Loi de Boyle-Mariotte	À température constante, et pour un gaz parfait le produit de la pression par le volume est une constante. La loi sera complétée par la loi de Gay-Lussac (1802) : à pression constante la variation de volume d’un gaz parfait est proportionnelle à la variation de température. La loi d’Avogadro permettra de formuler l’ensemble suivant une formule unique (v. ci-dessous).
1665	Francesco Grimaldi (1618-1663)	De lumine, (1665), ouvrage posthume, présente la diffraction de la lumière (franges) expliquée par sa nature ondulatoire. [7]
1672	Isaac Newton (1642-1727)	Dans une controverse célèbre avec le R.P. Ignace Gaston Pardies, S.J. professeur de mathématiques au collège de Clermont à Paris, cartésien et défenseur de la théorie purement ondulatoire professée par Grimaldi et Hooke, Newton présente une hypothèse mixte, par laquelle des corpuscules lumineux se propageant en ligne droite viennent frapper les surfaces réfringentes ou réfléchissantes ainsi que le fond de l’œil, et mettent en vibrations un médium, l’éther dans lequel elles se propagent. Ces corpuscules sont de différentes propriétés de taille, de forme, de vitesse qui sont à l’origine des couleurs que Newton a longuement observées dans ses expériences sur les prismes. Les vibrations les plus courtes produisent le bleu et le violet, les plus longues le rouge et le jaune [8], ce qui correspond à notre échelle du spectre des longueurs d’onde.
7-12-1676	Olé Roëmer (1644-1710)	1^ère publication d’observations démontrant que la propagation de la lumière n’est pas instantanée. Journal des Savants [9].
1687	Isaac Newton (1642-1727)	Date de la première publication des Principia (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) : inertie, loi de la gravitation universelle, symétrie de l’action et de la réaction.
1703	Isaac Newton (1642-1727)	Après la mort de son adversaire Hooke, Newton publie son Optiks, dans lequel il suggère la transmutation des corps en lumière et réciproquement [10].
1744	Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759)	Principe de moindre action. Ainsi formulé dans son Principe de la moindre quantité d'action pour la mécanique : « L'Action est proportionnelle au produit de la masse par la vitesse et par l'espace. Maintenant, voici ce principe, si sage, si digne de l'Être suprême : lorsqu'il arrive quelque changement dans la Nature, la quantité d'Action employée pour ce changement est toujours la plus petite qu'il soit possible. » Ce principe abstrait est la réplique du principe de Fermat en optique (v. plus haut). Il trouve son application en mécanique classique, en électromagnétisme, en relativité générale et en théorie quantique des champs (Wiki.). Il est formulé mathématiquement par Joseph Louis Lagrange (1736-1813), Willian Rovan Hamilton (1805-1865) (mécanique hamiltonienne). Il est évoqué, notamment par Louis de Broglie, dans sa thèse de 1924 (v. ci-dessous).
1745	Ewald von Kleist (1700-1748)	Stockage de l’électricité statique : bouteille de Leyde (condensateur).
1784	René Haüy (1743-1822)	Les minéraux sont organisés par famille en cristaux de forme géométriques. « Toute variété d’un même cristal renfermoit comme noyau, un crystal qui avoit la forme primitive et originaire de son genre ». Essai d’une théorie sur la structure des crystaux, p. 12 [11].
1801 - 1802	Thomas Young (1773-1829)	Partisan de la théorie ondulatoire, révèle les interférences (fentes de Young).
14 -7-1811 Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle	Amedeo Avogadro (1776-1856)	Des volumes égaux de gaz différents, aux mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules. Avogadro fera la distinction entre molécule et atome [12]. Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons, Journal de Physique, de Chimie et d'Histoire naturelle. La formulation moderne, PV = n RT faisant intervenir le mole (défini en 1967- n est le nombre de moles, et R la constante des gaz parfaits) exprime la loi suivante : Le produit de la pression par le volume est pour tous les gaz parfaits dans le même rapport constant avec la température.
1815-1818	Augustin Fresnel (1788-1827)	Partant des observations sur la diffraction et les interférences, présente une théorie ondulatoire et formalise la polarisation. Mémoires dans textes fondateurs Bibnum [13].
1831	Michael Faraday (1791-1867)	Faraday découvre qu'un champ magnétique engendre un courant électrique (Wiki., art. électromagnétisme) et ouvre la voie à la motorisation électrique. Depuis 1820, avec Oersted (1777-1851) qui avait réalisé une expérience montrant qu'un courant électrique produit un champ magnétique (Wiki.), Ampère (1775 - 1836) qui fit de nombreuses publications [14], tous ces savants jettent les bases de l’électromagnétisme.
1851	Hippolyte Fizeau (1813-1896)	Il réalise une expérience que Einstein qualifiera d’expérimentum crucis, montrant que la vitesse relative de la lumière dans un fluide en mouvement ne s’additionne pas à la vitesse propre du fluide, mais il en donnera une explication erronée corroborant le phénomène avec l’indice de réfraction de l’eau. La théorie de la relativité en donnera une explication correcte.
1864	James Clerk Maxwell (1831-1879)	Le 8 décembre 1864, il présente à la Royal Society son article Une théorie dynamique du champ magnétique [15] qui contient les équations dérivables, unifiant le magnétisme, l’électrostatique et l’induction, qui seront la base des travaux des cinquante années suivantes conduisant à la relativité. Il montre que la lumière est un rayonnement électromagnétique.
1865	Joseph Loschmidt (1821-1895)	Il est le premier à déterminer le nombre de molécules de la loi d’Avogadro par la théorie cinétique des gaz. Le nombre d’Avogadro sera dénommé et défini par Jean Perrin en 1909 (molécules contenues dans 2 g d’Hydrogène. Actuellement la référence est celle de la masse moléculaire du Carbone 12).
1869	Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907)	Classification périodique des éléments chimiques.
1885	Anders Angström (1814-1874)	Identifie 4 raies dans le spectre visible de l’hydrogène.
1885	Johann Balmer (1825-1898)	Calcule la formule qui donne les longueurs d’onde des raies du spectre de l’hydrogène : 1/λ = R_H(1/4- 1/n²). R_H est la constante de Rydberg (1854 – 1919) pour l’hydrogène, n est un nombre entier strictement supérieur à 2. Elle fut généralisée par Walter Ritz (1878-1909) en 1908.
1887	Albert A. Michelson (1852-1931) N. 1907 Edward W. Morley (1838-1923)	Dans une expérience fondamentale, plusieurs fois répétée, notamment par Dayton Miller (1866-1941) en 1922-23, montre qu’il est impossible de déceler l’existence d’un vent d’éther qui accompagnerait la propagation de la lumière[16]. Ce faisant cette expérience confirme l’observation de Galilée suggérant qu’il n’y a pas d’expérience terrestre permettant de mettre en évidence les mouvements de la terre dans l’espace (extension de l’expérience du bateau dans le Dialogue…) .
1895	Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) N. [17] 1902	Ses travaux sur l’électromagnétisme, et notamment les transformations qui portent son nom ont préparé la relativité restreinte d’Einstein [18]. Pour Lorentz, expliquant l’expérience de Michelson, la propagation de la lumière s’accompagne d’une contraction réelle des longueurs dans le sens du mouvement. La théorie de Lorentz implique également l'existence d'un référentiel absolu, le seul où les lois de l'électromagnétisme seraient applicables et d'un milieu, l'éther, qui servirait de support à la propagation des ondes électromagnétiques et qui serait fixe dans ce référentiel absolu . La relativité restreinte a fait évoluer cette théorie (Wiki.).
1895	Jean Perrin (1870-1942) N. 1926	Les émissions du tube de Crookes sont des particules négatives : les électrons. Cette découverte qui confirme le caractère corpusculaire de l’électricité (v. Wikipédia § « découverte ») est souvent attribuée à Joseph John Thomson qui mesura leur vitesse en 1897, puis le rapport masse/charge.
22-12-1895	Wilhelm Röntgen (1845-1923) N. 1901	1^ère photo prise aux rayons X (main de son épouse Anna). La découverte date du 8-11-1895 [19].
24-2-1896 (C.R. Ac. Sc.)	Henri Becquerel (1852-1908) N. 1903	Découverte de la radioactivité. Sur les radiations invisibles émises par les corps phosphorescents, C.R. Ac. Sc.
1896	Pieter Zeeman (1865-1943) N. 1902	L’effet Zeeman s’applique à la division (ou l’élargissement ) des raies spectrales sous l’effet d’un champ magnétique.
1898	Ernest Rutherford (1871-1937) N. 1908	Découvre (Cambridge) que le « rayonnement du radium est complexe et comporte deux types de rayonnement , - l’un facilement absorbé (α noyau d’hélium), l’autre plus pénétrant (β, électron) » [20].
1900	Paul Villard (1860-1934)	Chimiste français. Découvrit les rayons γ, rayonnement électromagnétique de forte pénétration et de très faible longueur d’onde (inférieure aux rayons X mais se recouvrant avec eux).
19-10-1900 Société de Physique de Berlin	Max Planck (1858-1947) N. 1918	Les échanges [21] entre la matière et l’énergie de rayonnement émise par le corps noir ont lieu par petites quantités (quanta) qui sont un multiple de sa fréquence par une constante h (appelée depuis constante de Planck). Mémoire : Sur une amélioration de la formule spectrale de Wien (cité par J. Hladik [22]).
1902	Joseph John Thomson (1856-1940) N. 1906	Assimile la charge de l’électron à celle d’un ion monovalent, estime sa masse et propose le premier modèle de l’atome (pudding).
1905	Albert Einstein (1879-1955) N. 1921	En mars 1905, Einstein en exposant sa théorie quantique de l’effet photoélectrique, qui lui vaudra plus tard le prix Nobel [23], pressent la nature corpusculaire de la lumière.
1905	Albert Einstein (1879-1955) N. 1921	Einstein publie dans les Annalen der Physik son article, daté de juin 1905, intitulé “Zur Elektrodynamik bewegter Körper ” [24], par lequel il présente une théorie complète de la relativité du mouvement inertiel dont les fondements avaient été préparés avant lui notamment par Lorentz et Poincaré.
1905	Albert Einstein (1879-1955) N. 1921	Pressentie par Poincaré, Einstein démontre l’équivalence de la matière et de l’énergie par la formule E = M.c²[25]
1909-1911	Ernest Rutherford (1871-1937) N. 1908 (Chimie) [26]	Avec Geiger et Marsden, étudie les particules α et découvre le noyau de l’atome de taille très petite. Il en déduit un nouveau modèle d’atome (planétaire).
1911	Andrews Millikan (1868-1953) N. 1923	Détermine directement la charge de l’électron e.
1912	Max von Laüe (1879-1960) N. 1914	1^ère mise en œuvre de la diffraction des rayons X par Walther Friedrich et Paul Knipping sur les idées de Max von Laüe. Sur un cristal le phénomène permet d’observer indirectement l’existence des atomes (interférences de réflexion sur plusieurs atomes).
1912	Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959) N. 1927	Présente la chambre à brouillard, dite chambre de Wilson, qui permet de rendre visible la trajectoire des particules chargées.
1913	Frédéric Soddy (1877-1956) N. 1921 (Chimie)	Met en évidence les isotopes.
1913	Niels Bohr (1885-1862) N. 1922	Propose un nouveau modèle d’atome tenant compte de la mécanique quantique[27] : seules quelques trajectoires des électrons tournant autour du noyau sont stables, le transfert d’un électron d’une trajectoire à une autre s’accompagne de l’émission d’un quantum d’énergie. Le modèle est perfectionné par Arnold Sommerfeld (1868-1951) qui ajoute des orbites elliptiques à l’électron (1915) et découvre plus tard la structure fine des raies spectrales de l’atome d’hydrogène.
1915	William Henry Bragg (1862-1942) N. 1915 William Lawrence Bragg (1890-1971) N. 1915	Le père (britannique) et le fils (australien) se sont partagé le prix Nobel de Physique pour leur travaux sur la diffraction des structures cristallines. Ils ont donné leur nom à la loi de Bragg dont la formule établit un lien entre les paramètres de la diffraction : 2dsinθ = n.λ . d est la distance interréticulaire, n un nombre entier et θ le demi-angle de déviation.
Tion.	Andrews Millikan (1868-1953) N. 1923	Détermine la constante de Planck.
1916	Albert Einstein (1879-1955) N. 1921	Faisant suite à la relativité restreinte (1905), Einstein publie un article daté de mars 1916 intitulé Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie [28]. Adoptant l’espace à quatre dimensions de Hermann Minkowsky (1864-1909), la relativité générale est considérée aujourd’hui comme une théorie nouvelle de la gravitation.
1919	Ernest Rutherford (1871-1937) N. 1908 (Chimie)	Désintégration du noyau : En bombardant des molécules d’azote avec des particules α, il obtient des noyaux d’hydrogène (proton).
1922	Otto Stern (1888-1965) Walther Gerlach (1889-1979)	Réalisent une expérience montrant que « l’électron a une propriété magnétique semblable à celle d’un petit aimant et que son orientation n’a lieu que dans deux sens opposés » [29] On définira le spin comme le moment magnétique des particules suivant cette expérience [30].
1923	Arthur Holly Compton (1892-1969) N. 1927	Réalise une expérience montrant que le choc d’un photon X sur un atome produit une déviation et un changement de longueur d’onde du photon ainsi que l’éjection d’un électron.
1924	Patrick Maynard Blackett (1897-1974) N.1948	1^ère photo dans une chambre de Wilson de la transmutation d’une molécule d’azote en isotope d’oxygène.
1924	Satyendranath Bose (1894-1974)	Son article de 1924 adressé à Einstein, est publié dans Zeitschrift für Physik. A donné son nom aux bosons, particules élémentaires qui agissent comme des intermédiaires des interactions fondamentales (bosons de jauge seuls définis à ce jour), (Wiki. art. Boson). Obtenu à des températures proches du zéro absolu, le condensat de Bose-Einstein conduit à la superfluidité.
1924	Louis de Broglie (1892-1987) N. 1929	Dans sa thèse intitulée Recherches sur la théorie des quanta [31] Louis de Broglie relie l’énergie quantique (formule de Planck) et l’énergie relativiste (formule d’Einstein), et ce faisant, associe au mouvement du grain de matière la propagation de l’onde qui l’accompagne (p.22) : « On peut donc concevoir que par suite d’une grande loi de la Nature, à chaque morceau d’énergie de masse propre m₀, soit lié un phénomène périodique de fréquence ν₀ telle que l’on ait : hν₀= m₀c² ν_o étant mesurée, bien entendu, dans le système lié au morceau d’énergie. Cette hypothèse est la base de notre système : elle vaut, comme toutes les hypothèses, ce que valent les conséquences qu’on en peut déduire (p.33). » De Broglie donne pour expression de la longueur d’onde associée à la particule de vitesse v : λ = h/mv.
1925	Wolfgang Pauli (1900-1958) N. 1945	Principe d’exclusion de Pauli. Les fermions ne peuvent pas se trouver au même endroit dans le même état quantique. Il en résulte, notamment, que le nombre d’électrons par couche est limité (v. Wiki. art. Principe d’exclusion de Pauli).
1926	Erwin Schrödinger (1887-1961) N. 1933	Cette équation “magique” [32], de type différentiel, dont les solutions sont les fonctions d’onde de matière liées aux corpuscules et dont Max Born (1882-1970) N. 1954 a donné une interprétation physique probabiliste fournit la probabilité de la présence de l’électron à une distance donnée du noyau.
1927	Werner Heisenberg (1901-1976) N. 1932	Principe d’incertitude (ou d’indétermination, ou encore inégalités d’Heisenberg) (v. Wiki. art. Principe d’incertitude). Formulé d’une manière élémentaire : Il est impossible de connaître à la fois la position et la quantité de mouvement d’un objet de manière précise [33].
1927	Clinton Joseph Davisson (1881-1958) N. 1937 Lester Albert Germer (1896-1971)	Dans une expérience célèbre de diffraction des électrons, ils vérifient la formule de de Broglie donnant la longueur d’onde associée à un corpuscule en mouvement. Cette expérience vérifie également la formule de Bragg.
1930	Ernest Orlando Lawrence (1901-1958)	Inventeur du cyclotron. Les accélérateurs de particules permirent de développer les énergies de plus en plus élevées qui sont nécessaires pour découvrir de nouvelles particules élémentaires et mettre à jour la structure intime de la matière. Les machines de pointe actuelles sont des collisionneurs (Wiki.). Le Large Hadron Collider (LHC, ou Grand collisionneur de hadrons en français) vient d’être mis en service (2008).
1930-31	Wolfgang Pauli (1900-1958) N. 1945	Étudiant le déséquilibre énergétique de la désintégration ß, Pauli attribue l’énergie supplémentaire produite à une nouvelle particule. En 1933, Enrico Fermi (1901 - 1954), N.1938, lui donne le nom de neutrino, le neutron venant d’être identifié (voir § et note ci-dessous). La preuve expérimentale de l’existence du neutrino est apportée en 1956 dans les réactions nucléaires par Frederick Reines (1918 -1998), N.1995, et Clyde Cowan (1919 - 1974). L’explosion des supernovas provoque l’émission de quantité considérable de neutrinos [34].
1931	Paul Dirac (1902-1984) N. 1933	Auteur d’une théorie de mécanique quantique relativiste, et de l’équation qui porte son nom ; prévoit l’existence de l’antimatière et notamment du positron, antiparticule de l’électron que Carl David Anderson (1905-1991) N. 1936 et Patrick Maynard Stuart Blackett (1897-1994) N. 1948 observent en 1932 [35]. Enrico Fermi lui est associé dans la théorie statistique dite de Fermi-Dirac sur la distribution des fermions.
1932	James Chadwick (1891-1974) N. 1935	Dans une chambre de Wilson, en bombardant des éléments avec des particules α, il découvre le neutron [36].
1935-1957	Hideki Yukawa (1907-1981) N.1949 Cécil Powell (1903-1969)	Diverses expériences menées dès le début du XX^e siècle - Wilson, Anderson, Blackett, cités plus haut, et aussi Victor Hess (1883-1964) - révélèrent l’existence de particules ionisées dans l’atmosphère. Les rayons cosmiques (1926), qui étaient en fait des particules, mirent sur la voie des mésons pour lesquels se distinguèrent Yukawa et Powell.
vers 1960	Murray Gell Mann (1929-…) N.1969	A découvert que les particules composées comme le neutron et le proton sont constituées de briques fondamentales auxquelles il a donné le nom de quarks (Biographie du prix Nobel -addendum 2007). À la même époque, lui-même et le savant israélien Yuval Ne’eman (1925 -2006) travaillèrent -indépendamment - à la classification des particules élémentaires en diagrammes (les supermultiplets) qui ont permis d’anticiper la découverte de particules manquantes. Cette méthode est à rapprocher de la classification périodique de Mendeleïev dont les cases vides furent trouvées par la suite (Hladik p.236).
1964	Peter Ware Higgs (1929-…)	A prédit le boson qui porte son nom dont le spin est nul (Hladik p.288) et qu’a recherché le dernier collisionneur de particule (LHC) mis en service. Le 4 juillet 2012, le CERN annonce, lors d'une conférence, avoir identifié, avec un degré de confiance de 99,99997 % (5 σ) un nouveau boson qui paraît compatible avec le boson de Higgs (Wikipédia éd. juin 2015).
1967	Roger Penrose (1931-…)	A imaginé la théorie des twisters non achevée (Hladik p.292). Cette théorie, comme les suivantes recherche une théorie physique unitaire.
1968	Gabriele Venziano (1942-…)	Considéré comme initiateur de la théorie des cordes, théorie à laquelle a succédé celle des supercordes « filaments » de l’ordre de 10^-33 cm, non encore aboutie (Hladik p.292).
Développé depuis 1970	Le Modèle Standard	Le Modèle Standard désigne la théorie des particules découlant des théories de la relativité et de la physique quantique. Il utilise une classification des particules selon leur masse [37] et leur application dans les trois types d’interactions : électromagnétique (dite force de Lorentz), faible (radioactivité), forte (cohésion du noyau atomique). La force gravitationnelle est exclue de la théorie qui n’a pas encore été unifiée. Les particules sont classées en deux grands groupes : - les fermions, particules de matière qui ont une masse. Leur spin vaut 1/2. - les bosons, particules de champ, vecteurs des interactions. Leur spin est entier. Les fermions sont classés suivant leur masse en trois catégories : - les plus légers, les leptons (électron, neutrino, muon, tauon), - les ”poids moyens”, les mésons, - les plus lourds, les baryons (ex. le proton et le neutron). Les deux dernières sont des particules composées appelées hadrons. Le proton et le neutron sont appelés nucléons. Les particules élémentaires qui constituent les hadrons sont des quarks. Les quarks ne peuvent exister isolément. On les classe en trois générations de masse croissante. Seule la première génération est stable À chaque particule de matière correspond une particule de même masse mais de signe opposé : les antiparticules. Les bosons dont le spin vaut 1, sont classés suivant les interactions sur lesquels ils agissent : - le photon (γ) [38], de masse et de charge nulle, pour l’électromagnétique, - les bosons intermédiaires (W⁺, W^-, Z⁰), de masse non nulle, pour l’interaction faible (radioactivité), - les gluons, de masse nulle, pour l’interaction forte (cohésion du noyau), Ces particules sont les principales. Le nombre des particules inventoriées est de plusieurs centaines.
1982	Alain Aspect (1947-…)	Réalise en 1980-82 une expérience fondamentale, vérifiée par la suite avec une grande précision, montrant la réalité d’une propriété subtile, l’intrication quantique, par laquelle les mesures faites sur deux systèmes (particules) de même origine restent corrélées instantanément quel que soit leur éloignement.
1988	Alain Connes (1947-…)	Auteur d’une géométrie commutative appliquée à l’espace temps (Hladik, p.292).
depuis1990	Lee Smolin (1955-…)	Avec Abbay Ashtekar et Carlo Rovelli, développe une théorie concurrente de celle des cordes : la gravité quantique en boucle dans une espace temps à quatre dimensions quantifié en grains d’espace de l’ordre de 10^-34m (Hladik, p.293).

ANNEXES

I. SYSTÈME INTERNATIONAL D’UNITÉS (SI)

UNITÉS DE BASE

D’après National Institute of Standards and Technology (NIST) agence du département du commerce US. [39] [40]

NATURE	UNITÉ	DÉFINITION ET COMMENTAIRES	SYMBOLE
Masse	kilogramme	_{Le kilogramme est l’unité de masse ; il est égal à la masse du prototype international d’un kilogramme.} Défini d’abord comme la masse d’un décimètre cube d’eau à 4 degrés, le kilogramme fut défini en 1889 par le CGPM comme la masse du prototype de platine iridié conservé depuis cette date par le BIPM. Sa définition confirmée par le CGPM en 1901 n’a pas changé depuis. Cette unité est la seule à être encore définie par un étalon matériel fabriqué par l’homme. Des projets de nouvelles définitions sont en cours (v. Wikipédia article Kilogramme).	kg
Température	kelvin	Le kelvin est l’unité de température thermodynamique. C’est la 1/273,16 fraction de la température thermodynamique du triple point de l’eau. On rapprochera cette définition de l’ancienne définition de l’unité de temps (fraction du jour solaire) et de celle de la masse (volume d’eau).	K
Quantité de substance	mole	1.Le mole est la quantité de substance d’un système qui contient autant de particules élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12 . 2.La particule élémentaire doit être spécifiée et peut être des atomes, molécules, ions, électrons autres particules ou groupes spécifiés de telles particules. (CGPM 1971)	mol
Longueur	mètre	Le mètre est la longueur parcourue par la lumière dans le vide dans un intervalle de temps de 1/299 792 458 de seconde. La première référence utilisée fut celle de la longueur du méridien terrestre dont on fit un prototype (1/10 000 000) qui devint le standard. Comme pour le kilogramme on refit en 1889 un prototype en platine iridié qui fut aussi conservé au pavillon de Breteuil. En 1960 une nouvelle définition basée sur la longueur d’onde de la radiation du krypton 86 fut donnée par le CGPM. Elle fut remplacée en 1983 par la définition en usage aujourd’hui.	m
Temps	seconde	La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental d’un atome de Cesium 133 à la température de 0°. Fixée auparavant comme 1/86 400 fraction du jour solaire moyen ; la CGPM (1967 puis 1997 pour la température) a adopté une solution basée sur une propriété de physique quantique par laquelle une électron du niveau d’énergie E₀excité par un rayonnement électromagnétique passe au niveau d’énergie supérieur E₁(Wikipédia).	s
Courant électrique	ampère	L’ampère est le courant continu qui produit sur deux conducteurs rectilignes, parallèles de longueur infinie et de section transversale circulaire négligeable, placés à un mètre de distance dans le vide, une force égale à 2x10^-7 newton par mètre de longueur. L’ampère fut introduit par le Congrès Électrique International de Chicago en 1893. Sa définition actuelle a été adoptée par le CGPM en 1946.	A
Intensité lumineuse	candela	Le candela est l’intensité de lumière dans une direction donnée d’une source qui émet une radiation monochromatique de fréquence 540x10¹² hertz et qui a une intensité radiante dans cette direction de 1/683 watt par stéradian (CGPM 1979).	cd

La Convention du mètre, assemblée internationale héritière de la législation scientifique révolutionnaire initiée par des savants nés sous l’Ancien Régime (Monge, Condorcet, Laplace, Lagrange, Borda - Wikipédia , art. Monge - etc.), qui a donné naissance au système métrique, a crée en 1875, à Paris, Le Bureau international des poids et mesures (BIPM, Pavillon de Breteuil à Sèvres, Hauts-de-Seine) placé sous la direction et la surveillance exclusives du Comité international des poids et mesures (CIPM), lui-même placé sous l’autorité de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM), et responsable aujourd’hui du Système international d’unités (SI),

Le président de la Conférence générale est le président en exercice de l’Académie des Sciences à Paris.

Le BIPM a aussi pour mission de maintenir le Temps atomique international (TAI) et le Temps universel Coordonné.

Seuls le kilogramme, le kelvin et le mole sont mesurés directement à partir d’un étalon (kilogramme) ou d’une référence de même nature (température du point triple de l’eau pour le Kelvin et nombre d’atomes dans 12 grammes de carbone12 pour le mole).

Le mètre, unité de longueur, est défini à partir d’une vitesse : celle de la lumière dans le vide qui est une constante relativiste dont on déduit un temps en seconde ce qui justifierait d’utiliser une même unité pour mesurer le temps et les longueurs (v. Wikipédia art. E= mC²) , la seconde, unité de temps, par une période de transition (voir ci-dessus la définition) qui est une propriété quantique, l’ampère par une force exprimée en newton par mètre, le candela par une intensité radiante en watt par stéradian : quoique unités de base, sur les sept unités du tableau ci-dessus, les quatre dernières utilisent dans leur définition une unité dérivée.

II. GRANDS PRINCIPES DE LA MÉCANIQUE ET DE LA PHYSIQUE CLASSIQUE

Principe de Copernic.

« Il n'y a pas de lieu privilégié dans l'univers. » Forme moderne : Principes d'universalité et d'isotropie ou principe cosmologique. L'univers est homogène [41].

Cette homogénéité n’est pas absolue. Le « fonds diffus cosmologique », image de l’univers jeune (env. 380 000 ans) découvert dans les années 1960, montre une anisotropie qui est, en germe, à l’origine des objets de l’espace : galaxies, étoiles etc.

Principe d’équivalence.

Expérience de Galilée sur la chute des corps (v.1605). « Des corps de masses différentes chutent avec la même vitesse. »

Principe d’inertie.

« Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui et ne le contraigne à changer d’état » [42]. C’est la première loi de Newton. Nommé aussi principe de la conservation de la quantité de mouvement.

Principe de relativité [43]

Sans le nommer, Galilée, dans l’expérience par la pensée des corps en mouvement sur un bateau [44], montre que le mouvement de ces corps est le même pour un observateur embarqué et pour un observateur à terre : « Vous ne verrez pas le moindre changement dans aucun des effets mentionnés et même aucun d'eux ne vous permettra de dire si le bateau est en mouvement ou à l'arrêt. » Le mouvement est donc relatif au « système » considéré (ici le bateau qu’il soit au repos ou en mouvement uniforme). Newton reprendra ce principe - toujours sans le nommer -, comme cinquième corollaire découlant de sa seconde loi (proportionnalité de la force et de l’accélération) : « Les mouvemens des corps dans un espace quelconque sont les mêmes entre eux, soit que cet espace soit en repos, soit qu’il se meuve uniformément sans mouvement circulaire », et rappelle l’expérience du bateau de Galilée [45]. Poincaré dans « la science et l’hypothèse » reprendra ce principe et le nomme « loi de relativité »[46].

Il devient sous sa formulation moderne : « Les lois physiques de la mécanique sont identiques pour tous les référentiels inertiels. » (Wikipédia). Galilée, le premier, avait donc suggéré ce principe, confirmé et généralisé par l’expérience de Michelson sur la lumière, et ayant comme conséquence qu’il n’y a pas d’expérience terrestre permettant de déceler le mouvement de la terre.

Principe de l’action et de la réaction.

« L’action est toujours égale et opposée à la réaction ; c’est à dire que les actions de deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales et dans des directions contraires » [47]. C’est la troisième loi de Newton.

Principe de moindre action.

Ce principe, formulé par Maupertuis et dont la conception est difficile connaît des développements mathématiques compatibles avec les théories modernes : relativité, quanta.

Premier principe de la thermodynamique.

C’est le principe de conservation de l’énergie

Deuxième principe de thermodynamique.

« Toute transformation d'un système thermodynamique s'effectue avec augmentation de l'entropie globale incluant l'entropie du système et du milieu extérieur. » (Wiki.)

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BIBLIOGRAPHIE

Sources

Jean Hladik, Pour comprendre simplement les origines et l’évolution de la physique quantique, Paris, 2008,

Wikipédia, encyclopédie en ligne,

Bibnum, textes fondateurs de la science, http://www.bibnum.education.fr/.

Autres sources

http://www.cnrs.fr/sciencespourtous/abecedaire/index.htm

Liens Internet dans le texte ou les notes.

[1] Astronomia nova, http://www.e-rara.ch/doi/10.3931/e-rara-558

[2] D’après Wiki. (http://fr.wikipedia.org/wiki/Simon_Stevin et article Wiki. sur le principe d'équivalence) Simon Stevin (1548-1620), ingénieur et mathématicien flamand aurait démontré à la même époque que deux objets de poids différents tombent avec la même vitesse, mais les dates annonçant les découvertes respectives ne concordent pas d'un texte à l'autre.

[3] Une documentation Internet sur ces lois et leurs démonstrations est disponible sur le site http://www.perso.ch/bernard.gisin/physique/physique.html (adresse périmée). Cette loi se complétera . Cette rédaction concerne le système solaire ; toutes les planètes concernées tournent autour du même corps : le soleil. C’est le rapport MP²/a³ qui est constant, M étant la masse du corps central.

[4] Deuxième journée, 1632 , Traduit de l’italien par René Fréreux, Seuil, Collection Points, Sources du savoir, 1992, p. 316-317.

[5] De la lumière, p.7. http://classiques.uqac.ca/classiques/Descartes/dioptrique/dioptrique.html

[6] Wikipédia.

[7] http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k949217.image.r=grimaldi,+de+lumine.f2.langFR

[8] Philosophical Transactions of Royal Sociéty of London, vol. 7, n°85, 16 juil. 1672, p. 5017, 5018, vues 119, 120.et n°88, 18 nov. 1672, p. 5087, 5088, 5089 vue 191, 192, 193, num. Gallica.

[9] Journal des Sçavans, 1676, n° XX du lundi 7 décembre, p. 233-236, BNF, numérisé mode image par Gallica.

[10] Traité d’optique, Traduction Coste, 1722, Livre III, p. 551, vue 503, num. Google.

[11] Num. Gallica.

[12] Désignés respectivement sous les noms de molécule composée ou molécule intégrante et de molécule.

[13] http://www.bibnum.education.fr/physique/optique/premier-mémoire-sur-la-diffraction-de-la-lumière

[14] http://www.ampere.cnrs.fr/?lang=fr

[15] A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field , Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol . 155, p. 459-512 (1865)

[16] On the Relative Motion of the earth and the Luminiferous Ether, The American Journal of Science, N° 203, Vol. XXXIV, nov. 1887.

[17] N. = Prix Nobel.

[18] V. la référence aux travaux de Lorentz donnée par J.B. Pomey dans sa préface aux comptes-rendus des conférences données par Poincaré à l’École professionnelle supérieure des Postes et Télégraphes peu de temps avant sa mort : Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern, Leyden, 1895 .

[19] http://www.bibnum.education.fr/physique/electricité-electromagnétisme/la-découverte-des-rayons-x-par-röntgen

[20] Dans une note de l’article sur les transformations radioactives cosigné avec Soddy, Phil. Mag. and Journ. of Sc. , jan.-jun 1903, p.580, il note l’existence d’un autre type de rayon. Il s’agit des rayons γ déjà découverts par Villard (v. ci-dessous).

[21] Il faut souligner que pour Planck ce sont les échanges d’énergie et non l’énergie elle-même qui est quantifiée (J. Hladik). Il reviendra à Einstein, dans son article sur le rayonnement photoélectrique de mars 1905 d’introduire la notion de quanta pour le rayonnement lui-même. Planck ne se rallie pas à l’hypothèse d’Einstein estimant qu’elle est contraire aux équations de Maxwell (Conseil Solvay en 1911). À son tour, Poincaré dans une communication à l’Ac. des Sc. de décembre 1911 a montré qu’il n’était pas possible de concilier les équations de Maxwell avec la théorie des quanta de Planck. Dans les Dernières pensées ( recueil de textes posthumes édités par Gustave Le Bon en 1913), il y consacre un chapitre entier pour conclure qu’il lui paraît impossible de trancher. Nous ne trouvons pas la justification de l’observation de Louis de Broglie dans sa thèse de 1924 évoquant ce premier Conseil Solway : « Poincaré publia peu de temps avant sa mort une série d’articles sur les quanta montrant la nécessité d’accepter les idées de Planck ». Dans un article paru dans : Histoire des Sciences en Belgique, 1815-2000, G. Vanpaemel, La Renaissance du Livre, Bruxelles, 2001, vol. 2, pp. 109-121, Marage, écrit qu’à l’issue de ce Conseil, Poincaré a publié un article disant que l’hypothèse des quanta est la seule qui conduise à la loi de Planck. Cette affirmation n’implique pas adhésion.

[22] Jean Hladik, Pour comprendre simplement les origines et l’évolution de la physique quantique, Paris, 2008

[23] Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt, in http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/Einstein-in-AdP.htm

[24] http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/Einstein-in-AdP.htm

[25] Annalen der Physik, art. daté de sep. 1905, Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energie inhalt abhängig ?, http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/Einstein-in-AdP.htm

[26] Par défaut les prix non précisés sont attribués en physique.

[27] http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDQQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.cond-mat.physik.uni-mainz.de%2F~oettel%2Fws10%2Fbohr_PhilMag_26_1_1913.pdf&ei=PgHGULefA8aRhQe4kYDgDA&usg=AFQjCNGUeGdux8kFac2oycK7OP-h_nb7WA (adresse périmée)

[28] http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/Einstein-in-AdP.htm

[29] Hladik op. cit. p.92.

[30] Cette définition conduisit à distinguer deux sortes de particules : les fermions (électrons, neutrons, protons) à spin semi-entier, qui obéissent à la statistique de Fermi-Dirac, dont les fonctions d’onde (Schrödinger) sont antisymétriques, et les bosons (photons, gluons) à spin entier, obéissant à la statistique de Bose-Einstein et dont les fonctions d’onde sont symétriques.

[31] http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006807/fr/

[32] Hladik, op. cit. p.75 et sq.

[33] L’inégalité d’Heisenberg peut se traduire par la formule simplifiée (Wiki. art. cit.) : σ_x.σ_p ≥ ħ/2, σ _x et σ_p étant les écarts types de la position et de l’impulsion (variation de la quantité de mouvement) et ħ, la constante de Planck réduite ( ou constante de Dirac). ħ=h/2π.

Sur le site du NIST (Agence du département du commerce U.S) , cette constante est simplement dénommée Planck constant over 2 pi.

[34] Aujourd’hui la désintégration du neutron (réversible) qui produit un proton et un électron est associée à un antineutrino électronique sans que la distinction neutrino-antineutrino soit universellement admise.

[35] Photo célèbre du positron parue dans la revue Science du 2 8 1932 (Hladik).

[36] Dès 1920 l’existence de cette particule avait été pressentie par Rutherford qui avait détecté en 1898 (voir ci-dessus) les rayonnements a et b émis par le radium (voir ci-dessus). Or c’est le rayonnement β (réversible) qui fournit un neutron (instable lorsqu’il est libre). Walther Georg Bothe (1891 - 1957), N.1954, et H.Becker, en 1930, en Allemagne, ainsi que Irène et Joliot Curie, en 1931, en France, détecteront une particule lourde, mais c’est Chadwick qui mesura sa masse et sa charge (nulle) et qui est considéré comme son inventeur (Wiki. art. Neutron).

[37] Cette masse est mesurée en électron-volt/c² valant 1,783.10^-36kg (Wiki).

[38] Le photon est sa propre antiparticule.

[39] Traduction et commentaires libres

[40] http://physics.nist.gov/cuu/index.html

[41] http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_modeles-univers/bb-principe-cosmo.html (adresse périmée)

[42] Newton - Principes mathématiques de la philosophie naturelle, trad. Mme du Chastelet, éd. (fac-similé) Jacques Gabay, téléchargement BNF Gallica, p.17 (vue 67) : « Axiomes ou Loix du mouvement. Première Loi. ». Rappelons qu’Aristote, qui avait observé ce mouvement continu, l’attribuait à la présence d’une force.

[43] Voir un développement complet dans l’article de Wikipédia « Principe de relativité ».

[44] Galileo Galilei, Dialogue sur les deux grands systèmes du monde, Deuxième journée, 1632 , Traduit de l’italien par René Fréreux, Seuil, Collection Points, Sources du savoir, 1992, p. 316-317. Voir le texte sur mon blog, lien RELATIVITÉ, ABRÉGÉ.

[45] Newton d°, p.26 (vue 76)

[46] La science et l’hypothèse, 1902, p.96.

[47] Newton d°, p.18 (vue 68)