Les sept merveilles de la mécanique quantique (épisode 7). 🌎

🔦 Je vais enfin te parler de ce phénomène qui donne son nom à la mécanique quantique, la quantification de l'énergie. Ce n’est pas forcément le plus spectaculaire mais il a revêtu une importance historique fondamentale.

👉 Voyons comment sont les choses en mécanique classique. Pour les objets macroscopiques on utilise des quantités comme la position, la vitesse, l’énergie ou la vitesse de rotation. Ces quantités peuvent en principe prendre n’importe quelle valeur parmi les nombres réels. Ce sont des quantités continues.

👉En mécanique quantique ce n’est plus nécessairement le cas ! Certaines quantités se trouvent contraintes à prendre des valeurs bien définies, elles sont quantifiées.

Par exemple un atome d’hydrogène dans son état d’énergie minimale aura une énergie de -13.6 eV (eV, c’est l’électron-volt, l’unité d’énergie qu’on utilise pour les particules). Si on veut augmenter son énergie, alors on doit l’augmenter jusqu’à -3.4 eV. Impossible de lui donner une énergie intermédiaire entre ces deux valeurs.

👉Quant à diminuer son énergie, n’y pense même pas, impossible de descendre sous la valeur de -13.6 eV ! C’est d’ailleurs heureux car s’il n’y avait pas ça, les électrons iraient se crasher sur les protons et les atomes seraient instables. La mécanique quantique a permis de résoudre ce paradoxe que la mécanique classique n’expliquait pas.

❓ Pourquoi certaines propriétés sont-elles quantifiées ? Encore une fois il est possible de la comprendre en considérant simplement la description ondulatoire des particules.

👉 Pense à une autre onde : celle qui agite une corde de guitare. Puisque la corde est attachée aux deux extrémités, elle ne peut vibrer qu’à certaines fréquences. Les sons émis par une corde le sont donc à des fréquentes discontinues et ne prennent pas des valeurs intermédiaires.

🫸 Il se passe le même phénomène pour les ondes qui décrivent les particules. Plusieurs quantités physiques qui décrivent les objets microscopiques sont quantifiées.