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LE GRAND ROMAN DE lA PHYSIQUE QUANTIQUE
d'énergie le plus bas, alors tous les éléments auraient la
même chimie.
C'était le principe d'exclusion de Pauli qui gérait l'occupation des couches dans le nouveau modèle atomique de
Bohr et les empêchait de se rassembler au niveau le plus
bas. Il fournissait l'explication sousjacente à la disposition
des éléments dans la table périodique et à la saturation des
couches chez les gaz rares chimiquement inertes. Or, malgré
ces succès, Pauli avouait dans son article « Sur la relation
entre la saturation des groupes d'électrons dans les atomes et
la structure complexe des spectres», rédigé en janvier et
publié le 21 mars 1925 dans le Zeitschrift Jür Physik: « Nous ne
pouvons donner une raison plus précise à cette règle 31 • »
Pourquoi quatre nombres quantiques et non trois étaientils nécessaires pour préciser la position des électrons à
l'intérieur d'un atome ? Mystère. On admettait depuis les
travaux fondateurs de Bohr et de Sommerfeld qu'un électron
atomique gravitant autour d'un noyau se meut dans trois
dimensions et exige donc trois nombres quantiques pour sa
description. Quelle était la signification physique du quatrième
nombre quantique de Pauli ?
À la fin de l'été 1925, deux étudiants de troisième cycle
néerlandais, Samuel Goudsmit et George Uhlenbeck, se
rendirent compte que l'« ambivalence » proposée par Pauli
n'était pas simplement un nombre quantique de plus. Contrairement aux trois nombres quantiques existants n, k et m qui
spécifiaient respectivement le moment angulaire de l'électron
sur son orbite, la forme de cette orbite et son orientation
spatiale, l'« ambivalence » était une propriété intrinsèque de
l'électron que Goudsmit et Uhlenbeck appelèrent « spin 32 »,
Ce terme trop imagé évoquait en anglais des objets en rotation sur eux-mêmes, alors que le «spin» de l'électron était
un concept purement quantique qui résolvait certains des
problèmes dont souffrait encore la théorie de la structure
atomique tout en fournissant une justification physique élégante
du principe d'exclusion.
George Uhlenbeck, qui avait vingt-quatre ans, avait apprécié
son séjour à Rome comme précepteur du fils de l'ambassa-
LE GRAND ROMAN DE lA PHYSIQUE QUANTIQUE
d'énergie le plus bas, alors tous les éléments auraient la
même chimie.
C'était le principe d'exclusion de Pauli qui gérait l'occupation des couches dans le nouveau modèle atomique de
Bohr et les empêchait de se rassembler au niveau le plus
bas. Il fournissait l'explication sousjacente à la disposition
des éléments dans la table périodique et à la saturation des
couches chez les gaz rares chimiquement inertes. Or, malgré
ces succès, Pauli avouait dans son article « Sur la relation
entre la saturation des groupes d'électrons dans les atomes et
la structure complexe des spectres», rédigé en janvier et
publié le 21 mars 1925 dans le Zeitschrift Jür Physik: « Nous ne
pouvons donner une raison plus précise à cette règle 31 • »
Pourquoi quatre nombres quantiques et non trois étaientils nécessaires pour préciser la position des électrons à
l'intérieur d'un atome ? Mystère. On admettait depuis les
travaux fondateurs de Bohr et de Sommerfeld qu'un électron
atomique gravitant autour d'un noyau se meut dans trois
dimensions et exige donc trois nombres quantiques pour sa
description. Quelle était la signification physique du quatrième
nombre quantique de Pauli ?
À la fin de l'été 1925, deux étudiants de troisième cycle
néerlandais, Samuel Goudsmit et George Uhlenbeck, se
rendirent compte que l'« ambivalence » proposée par Pauli
n'était pas simplement un nombre quantique de plus. Contrairement aux trois nombres quantiques existants n, k et m qui
spécifiaient respectivement le moment angulaire de l'électron
sur son orbite, la forme de cette orbite et son orientation
spatiale, l'« ambivalence » était une propriété intrinsèque de
l'électron que Goudsmit et Uhlenbeck appelèrent « spin 32 »,
Ce terme trop imagé évoquait en anglais des objets en rotation sur eux-mêmes, alors que le «spin» de l'électron était
un concept purement quantique qui résolvait certains des
problèmes dont souffrait encore la théorie de la structure
atomique tout en fournissant une justification physique élégante
du principe d'exclusion.
George Uhlenbeck, qui avait vingt-quatre ans, avait apprécié
son séjour à Rome comme précepteur du fils de l'ambassa-