Harris' blog

Tout au long des articles que vous allez pouvoir lire sur ce blog, il est fait référence à des savants du siècle dernier. Afin de leur rendre hommage à ma façon, vous trouverez quelques uns des noms les plus connus des cerveaux du passé qui ont permis à ce que le monde d’aujourd’hui soit ce qu’il est, un monde de technologie, de savoir, de philosophie. Un monde qui se pose encore beaucoup de questions toujours dans le but de répondre à la question fondamentale :”Pourquoi sommes nous sur la terre ?”

Bien sur cette liste n’est pas exhaustive, et je n’y ai mis que les savants que j’ai pu “côtoyer” durant mes études…

Qui est le vrai père de la physique nucléaire ? C’est sans conteste Ernest Rutherford (1871-1937). Ce physicien britannique né en Nouvelle-Zélande est largement considéré comme étant le père de la physique nucléaire grâce à sa contribution du modèle de l’atome dit de Rutherford .

Né en 1871, il a reçu le prix Nobel de chimie 37 ans plus tard pour ses recherches sur les particules et les substances radioactives. Mais ce ne fut qu’en 1911 qu’il a fait son travail de pionnier en présentant le modèle atomique de Rutherford.

Contrairement au modèle atomique dominant de l’époque le “plum-pudding”  (gâteau aux prunes, voir figure ci-dessous) – qui considérait l’atome comme étant juste un méli-mélo de différentes particules et charges subatomiques,

Le modèle de Rutherford (figure ci-dessous)

propose une charge massive centrale positive entourée par des électrons qui tournent autour du noyau, c’est une représentation plus précise de la façon dont l’atome est structurée.

Et vous savez quoi? Il avait totalement raison.

Où serait la physique aujourd’hui sans  JJ Thomson (1856-1940), physicien anglais de la Société royale de Londres, et lauréat du prix Nobel en 1906 ? Bien sûr, sa vision à propos de la structure globale d’un atome (à savoir le modèle de “plum-pudding” infirmé plus tard par par Rutherford, voir figure ci-dessus) était incorrect, mais il fut à l’origine de la découverte de l’électron, rien que ça !

En 1907, Thomson a observé qu’il y avait des particules inconnues qui constituaient un rayon de cathode (un faisceau d’électricité dans un tube à vide). Ces particules avaient un ratio très élevé de charge négative. C’est-ce qu’il a appelé «corpuscules» et qui étaient en fait des électrons – la première particule subatomique découverte.

Henri Becquerel, qui a reçu le prix Nobel de physique en 1903, est surtout connu pour son travail sur la radioactivité naturelle. Alors qu’il enquêtait sur la fluorescence, le phénomène par lequel certains matériaux libèrent la lumière après avoir été exposée au soleil, Becquerel a découvert par hasard que, certains éléments peuvent effectivement libérer leurs particules sous la forme de radioactivité. Il a utilisé un cristal contenant de l’uranium, du sulfate d’uranyle, pour tester son hypothèse (figure de gauche ci-dessous), le laissant au soleil pendant un certain temps, tout en le surveillant.

Mais comme les nuages nuisaient à son expérience, Becquerel rangea le cristal dans son bureau jusqu’à ce que le temps s’améliore. C’est ainsi que le rayonnement de l’uranium a fait des empreintes visibles sur une plaque photographique placée à proximité (figure de droite ci-dessus). Il venait de découvrir la radioactivité !

On pourrait dire que la contribution de Max Planck pour la physique se traduit sous la forme d’un saut quantique. Le physicien allemand a reçu le prix Nobel de physique en 1918 comme étant à l’origine même de la physique quantique. Juste avant le début du 20e siècle Planck a été contacté par des compagnies d’électricité cherchant à fabriquer l’ampoule la plus luminescente pour la plus faible consommation. Après une série d’échecs, Planck a tenté de tirer des règles mathématiques et autres formules de ces tentatives antérieures infructueuses quand il a déterminé que la lumière pourrait être émise dans des paquets, ou quanta, d’énergie émanant  d’un corps noir (un objet idéal qui absorbe toute la lumière uniformément).

Cette preuve fondamentale est le fondement même de toute la physique quantique. Planck a établit un nouvel ensemble de lois qui décrivent la manière dont ces quanta interagissent les uns avec les autres. La logique résultante du comportement de ces quantas est totalement en contradiction avec la physique classique, et donc doublement intéressante.

Est-ce qu’il y a quelqu’un dans cette liste qui n’a pas reçu le prix Nobel ? En fait, oui, mais le physicien danois Niels Bohr n’en fait pas partie. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1922 pour ses travaux sur la théorie quantique et la structure atomique. Dans son modèle de l’atome, Bohr  a précisé que les électrons en orbite autour du proton et du neutron suivaient des itinéraires bien définis, et qu’ils pouvaient sauter d’orbites en orbites (valence à Valence) en absorbant ou libérant des paquets d’énergie (quanta). Les électrons de son modèle atomique décrivaient des orbites précises mais pas alignées. Le modèle de Bohr est le dernier modèle faisant partie des modèles de la physique classique.

Bien que ce modèle a été remplacé par des modèles plus récents, les principes fondamentaux sont toujours valables.

Rappelez-vous quand j’ai demandé s’il y avait des savants non-prix Nobel sur cette liste ! En voici un : Nikola Tesla. Il y a une rumeur selon laquelle lorsqu’on a demandé à Albert Einstein : “Quel effet cela fait il d’être l’homme le plus intelligent” Il a répondu, “Je ne sais pas, vous n’aurez qu’à demander à Nikola Tesla.”  Considéré comme étant l’un des esprits les plus étonnant à avoir jamais habité cette planète, Tesla est un exemple de grand génie laissé aux caprices d’hommes d’affaires cupides et malfaisants. Il a travaillé pour Thomas Edison (tristement célèbre pour le nombre de brevets et d’inventions dont Tesla fut à l’origine), ainsi que d’autres bailleurs de fonds qui, n’ont jamais voulu ou su reconnaître son véritable génie. Son travail dans la mécanisation du courant alternatif était juste le début: ses inventions ont été surprenantes, il était visionnaire, et effrayant à la fois. Il est aussi l’inventeur des télécommandes radio, et fut probablement le découvreur du rayonnement X, il élabora également une théorie sur l’énergie infinie qui semble au 21ème siècle particulièrement au goût du jour ! En 1943, quelques mois après sa mort, il aura enfin été désigné comme étant le véritable inventeur de la Radio…

Vous savez ce qui est mieux que de gagner un prix Nobel de physique ? et bien c’est gagner le premier prix Nobel de physique en 1901. C’est ce que fit Wilhelm Roentgen. En 1895, il a été le premier à détecter et ensuite reproduire les ondes électromagnétiques dans une longueur d’onde sensible qui sera connu sous le nom de rayonnement X. A moins que Nikola Tesla ne les ait réellement découvert en premier.

Voici un homme qui est probablement plus directement célèbre pour son chat (le chat de Schrödinger fera l’objet d’un article qui paraitra en novembre) que pour toute autre contribution qu’il a apportée au domaine de la physique théorique. Il a partagé en 1933 le Prix Nobel de physique avec le mathématicien britannique Paul Dirac pour ses contributions dans le domaine de la théorie quantique. La plus importante de l’ensemble de son travail est l’équation de Schrödinger, qui reste à ce jour l’explication sur  la façon dont l’état quantique d’un système subit des changements au fil du temps, ce qui est fondamentalement différent de la vision plus linéaire de Newton sur l’activité physique. L’alternative de Schrödinger est la fonction d’onde, une photo macro de la façon dont le système physique lui même change, et non pas les particules individuelles qui le composent. Cette avancée est considérée comme l’une des plus importante dans la pensée du 20ème siècle.

Werner Heisenberg – oui, ce Heisenberg là n’est pas l’un des protagonistes de la série TV “Breaking Bad” – Il a reçu le prix Nobel de physique en 1932 pour avoir donné naissance à la mécanique quantique. Notez que la mécanique quantique est différente de la théorie quantique. Avant la formulation de Schrödinger concernant la mécanique de la fonction d’onde, Heisenberg, avec ses collègues Max Born et Pascual Jordan, a pris une approche matricielle à la théorie quantique. En utilisant le modèle de Niels Bohr de l’atome et des quanta, Heisenberg et ses collègues ont démontré comment les quanta d’énergie peuvent tenir dans une matrice au sein d’un espace à trois dimensions, et comment ce système de matrice peut changer au fil du temps. Il est fondamentalement équivalent au modèle de Schrödinger, mais la façon dont ils y sont arrivés était différente.

Karl Schwarzschild est l’exemple d’un grand esprit disparu beaucoup trop tôt. Le physicien allemand a été le premier à donner une solution pratique au sujet des équations d’Einstein (dix équations qui décrivent le rôle de la gravité sur un continuum espace-temps courbe), en 1915. Einstein était seulement en mesure de donner des solutions générales et approximatives à ses propres équations, si complexes qu’elles étaient, mais Schwarzschild fit le reste. Il est malheureusement mort un an plus tard tout en combattant sur le front allemand durant la Première Guerre mondiale, en succombant à une maladie auto-immune.

Lauréat du prix Nobel de physique de 1933, Paul Dirac est connu pour son travail (en plus de Erwin Schrödinger, avec qui il a partagé le prix) concernant l’élaboration d’approches nouvelles et améliorées de la théorie atomique. Né en 1902, cet anglais est venu avec l’équation de Dirac en 1928, qui a permis à la physique quantique d’obtenir ses lettres de noblesse. Ses traités de “Principles of Quantum Mechanics”, publié en 1930, ont permis de concilier le travail de la matrice de Heisenberg et l’analyse de la fonction d’onde de Schrödinger dans l’espace de dimension infini , un exploit qui avait d’énormes implications pour les futurs physiciens et théoriciens quantiques.

Qui est le véritable père de la bombe atomique ? C’est une question piège, car il y en a plusieurs en vérité, mais un test de paternité montrerait certainement que le physicien italien Enrico Fermi serait en tête de liste. Honoré en 1938 par un prix Nobel de physique pour sa découverte de nouvelles particules à la suite de l’irradiation neutronique – libérant essentiellement des neutrons issus du noyau d’un atome – et des neutrons lents, neutrons ralentis par bombardement répétitif. Il est aussi crédité pour avoir développé le premier réacteur nucléaire, Chicago Pile-1, à l’Université de Chicago. Le réacteur nucléaire ayant contribué à l’élaboration de la bombe.

Si il ne devait y avoir qu’un seul père de la bombe atomique, ce serait cet homme, le physicien américain Robert Oppenheimer. Il était le leader du laboratoire de Los Alamos au Nouveau-Mexique au cours de la Seconde Guerre mondiale (projet Manhattan), et a été en charge de superviser la production de la bombe. Son travail au début concernait l’étude des fonctions d’onde et de la fusion nucléaire et a certainement contribué à son expertise dans le domaine. Plus tard dans sa carrière, une fois la guerre terminée, il est devenu un défenseur ardent pour la démilitarisation et la suppression des armes atomiques dans le monde entier.

Comme je le disais plus haut, il y a très peu de physiciens qui n’ont pas été lauréats du prix Nobel. Emmy Noether est l’un d’entre eux, et pourtant, elle aurait aussi largement mérité cet honneur. Misogynie du comité Nobel ?. Né en 1882, la mathématicienne allemande Noether a fait d’énormes contributions dans le domaine de la physique théorique grâce à son théorème, bien nommé Théorème de Noether. Ce dernier affirme que toute action dans un système symétrique a une action de conservation correspondante. Il est un peu comme la loi de Newton qui précise que chaque action possède une réaction égale et opposée. Son théorème est exploité au sein des systèmes et des espaces symétriques, afin d’identifier les chemins de moindre action, qui sont importants pour la réduction des apports d’énergie et permet de maximiser les résultats.

Einstein avait un regard particulier sur les travaux du physicien suisse Wolfgang Pauli, tant et si bien qu’il la même nominé pour le Prix Nobel de Physique de 1945. Pauli est l’un des co-fondateurs de la physique quantique, il a élaboré l’un de ses principes fondateurs: le principe d’exclusion de Pauli. Ce principe indique que des particules chargées, comme un électron par exemple, ne peuvent pas posséder le même spin dans le même espace, et donc doivent avoir chacun leur propre correspondant, un nombre quantique unique. Le comité Nobel lui a décerné le prix pour cette découverte essentielle, en réalité une nouvelle loi de la nature.

Et enfin il y a …