La physique quantique : on vous dit tout

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Les théories quantiques tournent autour de la description du comportement des atomes et des particules. Ces théories diffèrent de la physique classique du Newton et la théorie de Maxwell du 19e siècle. Elles permettent d’expliquer les propriétés du rayonnement électromagnétique. On attribue la paternité de la physique quantique à Planck.

L’étendue de la physique quantique

La physique quantique avec la théorie de la relativité d’Einstein sont considérées comme les théories les plus importantes du 20 e siècle. Les applications de cette théorie sont nombreuses dans la vie au quotidien ou dans la recherche scientifique. On la retrouve par exemple dans le fonctionnement du réveil de l’horloge de son smartphone, ou dans le laser (CD, imprimante, souris, lecture de code barre, détection d’intrusion…). Pour la petite histoire, on doit le principe de faisceau laser à Einstein. Il a expliqué qu’un atome excité duplique un photon qui passe à sa proximité. Le GPS de sa voiture ou de son téléphone se sert également de la physique quantique. Ce dernier permet de synchroniser les satellites de GPS en orbite. Voilà pourquoi le propriétaire de GPS peut être localisé n’importe où. On a également des niveaux d’énergie quantique dans la flamme bleue de sa gazinière ou dans le feu d’artifice. Le rayonnement bleu du gaz est produit par la désexcitation des liaisons des atomes « C-H » du gaz. Il en est de même pour la flamme de la soudure électrique.

Le Led intégré de sa tête de lit, ou le rétro éclairage led de son téléviseur sont également d’origine quantique. La production de cette lumière est faite avec l’émission de photon sous le passage du courant. La couleur dépend du semi-conducteur dans la led. Le principe des objets phosphorescents qui brillent dans le noir tout comme les objets fluorescents réside également dans la physique quantique. Et un dernier exemple de l’usage au quotidien, la physique quantique s’applique aussi dans le fonctionnement des panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité. Un photon excite un électron et provoque sa circulation dans la cellule. Ce qui conduit à la production de l’électricité.

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Cette théorie apporte également plusieurs rénovations technologiques et informatiques. Elle est utilisée dans l’imagerie médicale, le transistor, le circuit intégré, le microscope électronique etc. On la retrouve également dans l’ordinateur quantique, le physique nucléaire, la particule de physiques, l’astrophysique et toutes les branches relatives en chimie théorique et en physique. Et elle a même des impacts en littérature avec la science-fiction.

Les expériences avec la physique quantique

L’année 2014, des scientifiques américains ont pu déceler la trace du big bang qui s’est passé il y a plus de 13 milliards d’années. Le télescope américain a découvert l’empreinte des ondes gravitationnelles sur le rayonnement fossile. Et parmi les expériences théoriques, on note l’expérience de Thomas Young (Fentes de Young). Ce dernier a fait ressortir le comportement de la lumière. Il a fait une démonstration que deux faisceaux lumineux peuvent interférer. Plusieurs autres expériences des physiciens ont contribué aussi à mettre en évidence le fondement de la physique quantique.

Et la plupart des innovations se servent de procédés de ce moment, comme vu ici.