BRILLOUIN LÉON (1889-1969)

Le père et le grand-père de Léon Brillouin ont été professeurs de physique au Collège de France. Après ses études à l'École normale supérieure, il a passé un an auprès de A. Sommerfeld, à Munich. Pendant la Première Guerre mondiale, il est affecté au laboratoire « de T.S.F. » du général Ferrié, où il rencontre Maurice et Louis de Broglie. Après la guerre, il est professeur à l'École supérieure d'électricité, à la Sorbonne, puis en 1932 au Collège de France. Directeur général de la Radiodiffusion française en 1939, il quitte la France en 1941 pour les États-Unis, où il s'établit définitivement : il sera professeur dans plusieurs universités, puis directeur de l'enseignement chez IBM. Il est mort aux États-Unis.

Dans le domaine de la mécanique quantique, Léon Brillouin donne, dès 1926, une méthode d'approximation pour résoudre l'équation de Schrödinger (méthode BWK) puis une équation Brillouin-Wigner toujours utilisée dans la chimie quantique. Le théorème de Brillouin établit que la méthode de Fock-Dirac est la meilleure approximation possible dans les problèmes à multiples électrons.

En plus, physique des solides, Brillouin introduit les quanta dans la théorie des solides et cherche un modèle de cristal « parfait » et son équation d'état. Il établit que la pression de radiation doit être remplacée par des tensions de radiation. Sa découverte majeure est la diffraction des ondes lumineuses par les ondes élastiques du cristal et le changement de fréquence dans la diffusion. C'est l'effet Brillouin qui a été trouvé expérimentalement en 1932. L'effet Brillouin se retrouve dans la diffusion par les ondes élastiques des rayons X et des neutrons, ce qui est une technique très employée aujourd'hui pour étudier la dynamique des cristaux. Il avait aussi prévu la diffraction de la lumière par les ondes ultrasonores dans les liquides, effet qui a été expérimentalement vérifié postérieurement.

Brillouin a aussi montré que certaines ondes associées aux électrons ne pouvaient pas se propager parce qu'elles subissent une réflexion de Bragg sur les plans réticulaires. Ces ondes sont déterminées par les « zones de Brillouin », dans le réseau réciproque. Quand le vecteur d'onde est voisin des valeurs critiques, l'énergie de l'électron est perturbée. Telle est l'origine des bandes interdites dans le spectre d'énergie des électrons, qui sont à la base de la théorie des semi-conducteurs. C'est dire l'importance qu'ont eue ses travaux dans le développement de la technologie moderne.

Brillouin a traité par la théorie quantique le problème du paramagnétisme. Pour déterminer le moment induit en fonction du champ appliqué et de la température, la fonction de Brillouin remplace la fonction de Langevin, valable en théorie classique.

En électronique, Brillouin eut à résoudre pendant la Première Guerre mondiale des problèmes posés par les communications radioélectriques. Il inventa l'amplificateur à résistance, construisit des appareils utilisés par la Marine nationale : récepteur radio pour sous-marins immergés, contrôle par signaux du vol d'un avion automatique. Aux États-Unis, il prit part à des travaux pour la défense : il fit la théorie du magnétron (avec le Brillouin flow), ce qui permit des progrès techniques pour ce composant des sources radar. Après la guerre, Brillouin publia d'importants mémoires sur la propagation des ondes guidées et la diffraction par des sphères.

Dans le domaine de la théorie de l'information, Léon Brillouin a introduit la notion de néguentropie, c'est-à-dire l'entropie changée de signe : pour diminuer l'entropie d'un système isolé, il faut lui fournir de la néguentropie. Il a prouvé l'équivalence de la mesure de la néguentropie et de la quantité[...]