Diagramme des deux mondes

Kirchhoff : Loi de Kirchhoff sur le rayonnement.

Kirchoff, Bunsen : Inventent un spectroscope précis, montrent la correspondance entre raies d'émission et d'absorption, en déduisent que les atomes absorbent et émettent à des fréquences bien précises : c'est le troisième mystère inexpliqué par la physique classique.

Stefan : Loi de Stefan (densité d'énergie en $\sigma T^4$).

Balmer : Après des mois d'essais, parvient à trouver que les fréquences des raies de l'atome d'hydrogène suivent la loi en $R(1/n^2-1/p^2)$. Rien de physique dans ce raisonnement, simplement une mise en forme des données.

Lenard : Découverte et lois de l'effet photoélectrique.

Wien : Loi de Wien sur le rayonnement.

Wien, Rubens : Expériences de mesure du spectre émis par un corps noir. Prémisse de la catastrophe ultraviolette.

J. J. Thomson : Découvre l'électron en étudiant les "rayons cathodiques". Il estime sa masse à 1700 fois moins que celle du proton.

Rayleigh, Jeans : Calculent le spectre théorique émis par un corps noir avec des hypothèses classiques : catastrophe ultraviolette, ça ne colle pas du tout.

Rayleigh, Jeans : Loi de Rayleigh-Jeans.

Planck : Explique le spectre du corps noir en faisant l'hypothèse ad-hoc que l'énergie du rayonnement n'est échangée que par paquet discret. Introduit sa constante $h$. Fin provisoire de la catastrophe ultraviolette, même si le modèle est un peu ad-hoc...

Collectif : 150 ans de données précises sur les spectres d'absorption et d'émission des éléments se sont accumulées et restent incomprises. C'est, en ce début de siècle et avec le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique, l'un des trois mystères qui mèneront à la première théorie quantique.

Einstein : Explique l'effet photoélectrique en introduisant la notion de photon, quanta d'énergie $E=h\nu$.

Bohr : Premier modèle quantique de l'atome. Pourtant semi-classique et assez ad-hoc, il retombe sur la formule de Balmer.
Evidemment, tous les modèles purement classiques échouaient.

De Broglie : Propose l'idée d'étendre la dualité onde-particule de la lumière à toutes les particules, même massives.

Bose, Einstein : Statistique de Bose-Einstein pour $N$ photons ou pour un gaz de $N$ particules (différente de celle de Boltzmann).

Pauli, Uhlenbeck, Goudshmit : Introduction du spin de l'électron.

Pauli : Formule son principe d'exclusion : deux électrons ne peuvent pas occuper le même niveau quantique, caractérisé par quatre nombres (dont celui de spin).

Heisenberg : Propose sa version de la théorie quantique qui, complétée dans la foulée par Born, Jordan et Pauli, devient la mécanique quantique matricielle. Elle explique toutes les fréquences de l'atome d'hydrogène, et rend caduque l'ancienne théorie quantique des orbites de Bohr-Sommerfeld.

Dirac : Propose sa version de la mécanique quantique. Il montrera ensuite qu'elle est équivalente à celles de Heisenberg et Schrödinger.

Fermi-Dirac : Statistique pour les électrons et lien avec l'antisymétrie de la fonction d'onde à $N$ électrons.

Klein, Gordon et d'autres : Équation de Klein-Gordon (mécanique quantique relativiste, mais sans champ quantifié).

Schrödinger : Propose de décrire les systèmes quantiques par une fonction d'onde $\Psi$ solution de son équation de Schrödinger. Naissance de ce qu'on appellera la mécanique quantique ondulatoire. Il manque néanmoins l'aspect corpusculaire et le lien avec la densité de probabilité.

Born : Interprète $|\Psi|^2$ comme la densité de probabilité de la particule, réconciliant ainsi les aspects ondulatoires et corpusculaires. Énonce l'idée de la superposition d'états quantiques, chacun ayant sa probabilité donné par la fonction d'onde associée.

Davison et Germer : Expérience d'interférences avec des électrons. Montre la nature ondulatoire de la matière.

G. P. Thomson : Montre la nature ondulatoire des électrons dans une expérience de diffraction.

Heisenberg : Énonce son principe d'incertitude sur la mesure simultanée de certains couples de grandeurs.

Bohr, Heisenberg : Interprétation de Copenhague, ou "orthodoxe" de la mécanique quantique, donnée par Bohr dans une série de conférences, et qui pour la première fois réunissent tous les aspects de la théorie quantique actuelle.

Congrès : Congrès de Solvay. Thème : mécanique quantique. Débat entre Einstein et Bohr.

Dirac : Équation de Dirac. Elle permet la description quantique et relativiste de l'électron. Elle prédit l'existence de son spin, et la valeur approchée de son moment magnétique. Elle prédit l'existence de l'anti-électron, ou positron (observé triomphalement en 1932).

Théorie quantique des champs : Cadre général d'idées et d'outils permettant de formuler des théories quantiques et relativistes. Le nombre de particules n'est plus fixé (on parle de seconde quantification), mais fluctue à mesure des créations et annihilations. Naissance vers 1929 avec Heisenberg et Pauli, puis de nombreux contributeurs font fructifier ces idées.

Schrödinger : N'aimant pas l'interprétation de Born et ses états superposés, il propose le "paradoxe" du chat dans la boite. Début du problème de la mesure...

Einstein, Podolsky, Rosen : Paradoxe EPR afin de mettre en défaut la théorie quantique.

Bardeen, Shockley et Brattain : Invention du transistor. Composant de base de tous les appareils électriques actuels. Le principe est basé sur des résultats de la mécanique quantique sur les semi-conducteurs. Prix Nobel en 1956.

Bohm : Propose une autre formulation de la mécanique quantique : la théorie de De Broglie-Bohm de l'onde pilote.

Bell : Formule les inégalités de Bell, desquelles un test expérimental permettra de réfuter le paradoxe EPR en prouvant la réalité de la non localité.

Aspect : Expériences démontrant expérimentalement la violation des inégalités de Bell.