R-SQTH_QuanTheory-054-073-UK.indd 60
07/02/2014 09:30
Théorie en 30 secondes
60 g Physique de la lumière
et de la matière
Dirac a donné
à la relativité un
cadre permettant
d’harmoniser la
théorie et les spectres
atomiques observés.
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
WILLIAM CLIFFORD
1845–1879
Mathématicien britannique
qui a inventé l’algèbre utilisée
plus tard par Dirac.
CARL ANDERSON
1905–1991
Chercheur américain qui a
découvert des antiélectrons
dans les rayons cosmiques.
TEXTE EN 30 SECONDES
Leon Clifford
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
L’ATOME DE BOHR
page 24
LE SPIN QUANTIQUE
page 38
L’ÉQUATION DE SCHRÖDINGER
page 42
LA THÉORIE DES CHAMPS
QUANTIFIÉS
page 64
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
La vraie signification de
l’équation de Dirac va
peut-être au-delà de la
théorie des champs
quantifiés, puisqu’un
élément de la mathématique pure venait de
prédire avec exactitude
l’existence d’une nouvelle
particule fondamentale.
L’électron de charge
négative de Dirac pouvait
équivaloir à un électron
de charge positive.
La découverte par Carl
Anderson, en 1932, d’une
particule réelle correspondant à sa description
indique peut-être que
les mathématiques sont
intimement liées à la
structure même de
l’univers.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
Pour mettre au point son
équation, Paul Dirac a dû
combiner la physique de
l’infiniment petit et celle
de l’infiniment rapide.
En 1913, Niels Bohr a suggéré que
les spectres atomiques apparaissent quand les
atomes émettent et absorbent des longueurs
d’onde différentes, lorsque les électrons sautent
d’une orbite à l’autre. Le problème était que les
mesures des noyaux atomiques de l’hydrogène
ne concordaient pas totalement avec la théorie
de Bohr. C’est pourquoi, à l’été de 1927, le
spécialiste britannique de la physique théorique
Paul Dirac s’est penché sur le problème, bien
décidé à résoudre le casse-tête causé par le
comportement de ces électrons. À cette fin,
il a combiné les équations de la mécanique
quantique ondulatoire d’Erwin Schrödinger
et la description mathématique des particules
atteignant presque la vitesse de la lumière,
abordée dans la théorie de la relativité
restreinte. D’autres physiciens avaient tenté
cette approche, mais ils étaient tombés sur
un os : comment intégrer le spin bien connu des
électrons dans une structure aussi « relativiste » ?
Dirac a résolu le problème en utilisant une
algèbre astucieuse et en incorporant à l’équation
des matrices 4 x 4. Le résultat fut une équation
quantique ondulatoire « relativiste », aujourd’hui
appelée l’équation de Dirac, qui résolvait à la
fois la question des électrons de charge négative
et celle des électrons de charge positive,
annonçant l’existence de l’antimatière. Cette
brillante idée de Dirac a imposé la théorie des
champs quantifiés, qui est à la base de la
physique moderne des particules.
L’ÉQUATION
DE DIRAC
07/02/2014 09:30
Théorie en 30 secondes
60 g Physique de la lumière
et de la matière
Dirac a donné
à la relativité un
cadre permettant
d’harmoniser la
théorie et les spectres
atomiques observés.
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
WILLIAM CLIFFORD
1845–1879
Mathématicien britannique
qui a inventé l’algèbre utilisée
plus tard par Dirac.
CARL ANDERSON
1905–1991
Chercheur américain qui a
découvert des antiélectrons
dans les rayons cosmiques.
TEXTE EN 30 SECONDES
Leon Clifford
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
L’ATOME DE BOHR
page 24
LE SPIN QUANTIQUE
page 38
L’ÉQUATION DE SCHRÖDINGER
page 42
LA THÉORIE DES CHAMPS
QUANTIFIÉS
page 64
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
La vraie signification de
l’équation de Dirac va
peut-être au-delà de la
théorie des champs
quantifiés, puisqu’un
élément de la mathématique pure venait de
prédire avec exactitude
l’existence d’une nouvelle
particule fondamentale.
L’électron de charge
négative de Dirac pouvait
équivaloir à un électron
de charge positive.
La découverte par Carl
Anderson, en 1932, d’une
particule réelle correspondant à sa description
indique peut-être que
les mathématiques sont
intimement liées à la
structure même de
l’univers.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
Pour mettre au point son
équation, Paul Dirac a dû
combiner la physique de
l’infiniment petit et celle
de l’infiniment rapide.
En 1913, Niels Bohr a suggéré que
les spectres atomiques apparaissent quand les
atomes émettent et absorbent des longueurs
d’onde différentes, lorsque les électrons sautent
d’une orbite à l’autre. Le problème était que les
mesures des noyaux atomiques de l’hydrogène
ne concordaient pas totalement avec la théorie
de Bohr. C’est pourquoi, à l’été de 1927, le
spécialiste britannique de la physique théorique
Paul Dirac s’est penché sur le problème, bien
décidé à résoudre le casse-tête causé par le
comportement de ces électrons. À cette fin,
il a combiné les équations de la mécanique
quantique ondulatoire d’Erwin Schrödinger
et la description mathématique des particules
atteignant presque la vitesse de la lumière,
abordée dans la théorie de la relativité
restreinte. D’autres physiciens avaient tenté
cette approche, mais ils étaient tombés sur
un os : comment intégrer le spin bien connu des
électrons dans une structure aussi « relativiste » ?
Dirac a résolu le problème en utilisant une
algèbre astucieuse et en incorporant à l’équation
des matrices 4 x 4. Le résultat fut une équation
quantique ondulatoire « relativiste », aujourd’hui
appelée l’équation de Dirac, qui résolvait à la
fois la question des électrons de charge négative
et celle des électrons de charge positive,
annonçant l’existence de l’antimatière. Cette
brillante idée de Dirac a imposé la théorie des
champs quantifiés, qui est à la base de la
physique moderne des particules.
L’ÉQUATION
DE DIRAC