MAX KARL ERNST LUDWIG PLANCK
AUX ORIGINES DE LA PHYSIQUE QUANTIQUE

UN BRIN D’HISTOIRE

Les origines de la physique quantique prennent leur source au XVIIème siècle avec la théorie de Christian Huygens. Chercheur néerlandais qui défend la théorie du caractère ondulatoire de la lumière, théorie qui l’oppose à son homologue britannique Isaac Newton qui pense qu’elle est composée de particules. Plus célèbre que son concurrent, la science préfère retenir la théorie d’Isaac Newton sur le caractère corpusculaire de la lumière. Il faudra attendre les expériences de Thomas Young et Augustin Fresnel, au début du XIXème siècle pour comprendre que la lumière se comporte à l’image de l’eau. En effet, elle possède un caractère ondulatoire et une dualité ondes-corpuscules.

Mais c’est véritablement à la fin du XIXème siècle et les travaux de Max Planck qu’il y a une réelle avancée dans la compréhension quantique et vibratoire. Les travaux de Max Karl Ludwig Planck (1858-1947) et la découverte d’une constante qui porte son nom : la constante de Planck “h”, sont à l’origine de la suppression de tous nos étalons de mesure du système métrique au profit d’étalons de mesure quantiques et lumineuses. Ainsi, ce sont des valeurs stables à l’infini et d’une précision jamais égalée.

Les travaux de ce grand chercheur sont incontestablement la véritable naissance de la physique quantique.

La Collaboration entre Max Planck & Albert Einstein

Parallèlement à ses recherches, Max Planck s’intéresse de près à la théorie de la relativité restreinte d’un jeune chercheur, alors expert en Brevets en Suisse, Albert Einstein. Il publie la théorie d’Einstein dans les annales de la physique et s’investit pour faire venir ce génie précoce à l’académie des sciences de Berlin. Bien que en désaccord sur un certain nombre de points, les 2 chercheurs se lient d’une amitié qui durera plusieurs années. Einstein explique dès 1905, les phénomènes photo-électriques en s’appuyant sur la constante de Planck. Il est l’un des premiers à saisir l’importance de la découverte de son ainé.

Il parvient à démontrer que la lumière en frappant une plaque métallique peut en extraire des électrons, mais cela dépend de sa longueur d’onde et de sa fréquence. Ainsi, il constate que la lumière violette qui a une longueur d’onde courte et qu’une fréquence élevée est capable d’extraire des électrons. En revanche, la lumière rouge avec une longueur d’onde plus grande et une fréquence plus lente en est incapable, et ceci peu importe la quantité de lumière envoyée. La théorie ondulatoire de la lumière ne peut expliquer ce phénomène.

Albert Einstein émet donc l’hypothèse que la lumière se compose de corpuscules appelés Photons : Si l’énergie qu’un photon confère à un électron est assez forte, alors ce dernier peut s’arracher au métal. Ce phénomène qu’un Photon de lumière violette avec une longueur d’onde plus courte et une fréquence plus élevée arrive à faire seul, ne peut s’effectuer, même avec une nuée de photons rouge. Afin d’évaluer la quantité d’énergie requise, Einstein émet donc l’hypothèse que l’énergie des Photons est le produit de leur fréquence par la constante de Planck “h”. Cette théorie étayée plus tard par les travaux du physicien américain Robert Milliken propulseront Albert Einstein au prix Nobel au début des années 20.

En appliquant la théorie des Quanta, Einstein a démontré que la lumière est à la fois corpusculaire et ondulatoire. Cette théorie met fin à des décennies de querelles concernant la nature de la lumière. Grâce à la théorie des Quanta et à l’énergie du Photon, le physicien danois Niels Bohr parvient à démontrer la stabilité de l’Atome et de l’énergie stable et infinie des électrons qui gravitent autour : Le Saut Quantique.

Avec sa constante, Max Karl Ludwig Planck a inventé une nouvelle branche de la physique : la physique Quantique, théorie consolidée par les travaux d’Albert Einstein et par ceux de Niels Bohr. En découvrant une constante éponyme, Max Planck a permis le développement de nombreux appareils comme l’ordinateur et le laser avec leurs innombrables applications. Sans cette découverte des Quantas et de la constante de Planck, la Tomographie par résonance magnétique et les techniques médicales modernes n’existeraient pas. Il a amorcé un virage décisif dans la compréhension de notre univers et grâce à lui, aujourd’hui tous nos étalons de mesure du système métrique ont cédé la place au profit d’étalons de mesure quantique. Parce qu’ils sont stables à l’infini et d’une précision jamais égalée, depuis seulement Mai 2019.