L'origine de la mécanique quantique

Bonjour jeunes bipèdes, aimez vous les choses difficiles mais qui ont du style ? Si c'est le cas, je suis sûr que la mécanique quantique est un concept qui vous intéresse autant qu'elle vous laisse pantois, et ce n'est pas dans cet article que l'explication de la mécanique quantique vous sera donnée. En revanche aujourd'hui, nous allons voir comment elle est née en 1900 à partir du cerveau et des yeux d'un homme, un génie dénommé Max Planck.

Qui est-ce ?

J'adore faire des jeux, alors il a une calvitie prononcée, des lunettes, et une belle moustache des familles. Planck est né en 1858 et est mort en 1947, il a entre autre conceptualisé l'ère de Planck dont on a déjà parlé dans l'article sur le multivers, il a travaillé sur la seconde loi de la thermodynamique et a crée la constante de Planck et de Boltzmann. 

Replaçons nous dans le contexte de l'époque, nous sommes en 1900, et pour les physiciens, un casse tête de grande envergure est de mise. Ce casse tête s'appelle « Corps Noir » et ça n'a rien de raciste bien sur, enfin je crois... Il faut savoir que la couleur d'un objet est déterminée par la longueur d'onde du rayonnement émis par l'objet. Un objet vert est donc un objet qui absorbe tous les rayonnements de la lumière sauf les rayonnements à 550 nm, qui correspondent à la couleur verte.

Un corps noir est donc un corps qui absorbe tout sans rien émettre. Jusque là tout allait bien dans le meilleur des mondes, puis un jour des physiciens ont chauffé le corps noir, et là SURPRISE MOTHERFUCKER ! Le corps noir émet une radiation qui dépend de la chaleur à laquelle on a chauffé le corps. Et c'était un calvaire cérébral, parce que même si l'agitation thermique des atomes des corps noirs semblait une bonne idée, cela était insuffisant pour comprendre le phénomène.

Qu'est-ce qui s'est passé du coup ?

Et bien Max Planck est arrivé, il s'est pris un café avec du chocolat au daim et un rail de coke et il a dit « Alors les bitchs, j'ai une idée, mais j'y crois pas trop. En fait la lumière n'est pas un rayonnement continu, mais un paquet de grains de lumière. Comment ça un grain de lumière ? Tu vois ce que c'est un épis de maïs ? Bah c'est pareil, un rayonnement lumineux c'est donc plein d'épis de maïs posés les uns derrières les autres. Et chaque épi de maïs possède une énergie qui est égale à la fréquence de la lumière multipliée par une constante qui a mon nom. Et comme épi de maïs c'est pas assez classe, on va les appeler quantum d'énergie. En quoi ça va nous aider ? Aucune idée. Des questions ? » Petit schéma pour illustrer la chose.

Et c'est ainsi que la mécanique quantique était née, mais comme l'a dit Planck lui même, il n'y croyait pas trop, et c'est à ce moment là que mon deuxième scientifique préféré entre en jeu, son nom ? Einstein, Albert Einstein. Il fut très intéressé par le concept émis par Planck et travailla pendant 5 ans dessus. Et la vérité a éclaté, en fait, la lumière est de nature onde et de nature corpusculaire, cela signifie qu'elle peut diffuser dans le vide sans support, ce qu'une onde mécanique comme un séisme ne peut pas faire, mais elle possède des particules qui transmettent l'information. Et ces particules sont les quantums définis par Planck, mais Einstein leur a donné un autre nom, le photon. La mécanique quantique venait d'être démontrée. 

Mais ça a servit à quoi par rapport au corps noir ? 

Et bien ça a permis de comprendre que les corps noirs émettaient des photons une fois qu'ils étaient chauffés à des températures précises qui correspondaient à des seuils de température, les photons émis permettant au corps noir de perdre de l'énergie et de se stabiliser. Et ce concept est la base de la mécanique quantique, où toute particule ne peut être excitée qu'en envoyant une quantité précise d'énergie qualifiée de quanta d'énergie (Quanta – Mécanique Quantique, si vous voyez pas le rapport j'y peux plus rien à ce stade). Énergie qui sera réémise à travers un photon par la particule pour revenir à un état stable, que l'on appelle état fondamental.

Actuellement, le concept de quantum d'énergie est souvent utilisé en dehors de la mécanique quantique, mais nous verrons cela plus tard dans un autre article si cet article vous a plu, quant à moi je vous remercie de votre attention !