PHOTONS

Articles

• PHOTONS

  • Écrit par Claude COHEN-TANNOUDJI , Jacques DUPONT-ROC et Gilbert GRYNBERG
  • 1 448 mots
  • 2 médias
  

  Le photon est une particule de masse nulle qui décrit les excitations élémentaires du champ électromagnétique quantifié. En théorie quantique, le champ présente, en effet, un double caractère : ondulatoire et corpusculaire. L'aspect ondulatoire se manifeste par la possibilité d'observer des interférences...

• PARTICULES ÉLÉMENTAIRES

  • Écrit par Maurice JACOB et Bernard PIRE
  • 8 172 mots
  • 12 médias
  ...associe la force due à la présence d'un champ à un échange de particules qui sont les quanta du champ. Le quantum du champ électromagnétique est le photon ; donc les interactions électromagnétiques sont associées à l'échange de photons. De même, les interactions fortes sont liées à l'échange...

• DÉTECTEURS DE PARTICULES

  • Écrit par Pierre BAREYRE , Jean-Pierre BATON , Georges CHARPAK , Monique NEVEU et Bernard PIRE
  • 10 978 mots
  • 12 médias
  ...streamers) le long de la trajectoire de la particule ionisante. Lors de leur désexcitation, les atomes contenus dans ces « gouttelettes » émettent des photons, et la trajectoire de la particule est matérialisée par une succession de petits points lumineux. Elle peut être alors enregistrée sur un film...

• ANTIMATIÈRE

  • Écrit par Bernard PIRE et Jean-Marc RICHARD
  • 6 931 mots
  • 4 médias
  ...négativement, un antineutron différent du neutron, etc. Certaines particules neutres, comme le méson π⁰, sont par contre leur propre antiparticule. C'est également le cas duphoton, ce qui explique pourquoi les ondes électromagnétiques sont les mêmes pour la matière et pour l'antimatière.

• ASHKIN ARTHUR (1922-2020)

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 271 mots
  • 1 média

  Le physicien américain Arthur Ashkin a reçu le prix Nobel de physique en 2018 pour ses « inventions révolutionnaires dans le domaine de la physique des lasers ».

  Né le 2 septembre 1922 à New York, au sein d’une famille d’origine juive ukrainienne, Ashkin a passé sa jeunesse dans le quartier...

• ASPECT ALAIN (1947- )

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 156 mots
  • 1 média

  Lauréat du prix Nobel de physique 2022 (avec John Clauser et Anton Zeilinger), le Français Alain Aspect est un spécialiste de l’optique quantique, ce domaine de la physique qui sonde le comportement de la lumière dans des conditions extrêmes où la description classique du rayonnement électromagnétique...

• ATOME

  • Écrit par José LEITE LOPES
  • 9 140 mots
  • 13 médias
  ...de l'effet photo-électrique. D' après Einstein, ce phénomène est explicable si on considère la lumière comme constituée de particules d'énergie, les photons, dont l'énergie est hν (ν étant la fréquence de la radiation) et la quantité de mouvement est (hν/c)n (n étant un vecteur unitaire...

• ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par Philippe BOUYER et Georges LÉVI
  • 6 651 mots
  • 1 média
  ...fut expliqué de façon satisfaisante qu'en 1905 par Einstein, qui supposa que le rayonnement électromagnétique était réellement constitué de quanta, les photons, chacun d'eux possédant une énergie hν. Ces deux expériences, et beaucoup d'autres, ont montré l'insuffisance de la théorie classique et...

• AXIONS

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 118 mots
  • 2 médias
  ...dans la désintégration d’un méson K en un méson п – montrent de façon convaincante qu’elle est très faible, bien inférieure à la masse de l’électron, par exemple. Comme l’axion est naturellement couplé au champ électromagnétique, son canal de désintégration préféré est sans doute un couple de photons.

• BOSONS ÉLÉMENTAIRES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 872 mots
  La quantification des champs associe l’échange de particules élémentaires aux interactions fondamentales. L’exemple le plus fameux est le photon, quantum du champ électromagnétique inventé par Einstein en 1905 pour expliquer le rayonnement du corps noir et l’effet photoélectrique. Le développement...

• BOSONS ET FERMIONS

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 709 mots
  • 1 média
  Les bosons élémentaires sont les véhicules privilégiés des interactions fondamentales. Lephoton est le vecteur de l’interaction électromagnétique et le gluon celui des interactions nucléaires fortes selon leurs descriptions modernes par, respectivement, l’électrodynamique et la chromodynamique...

• BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

  • Écrit par Marie-Antoinette TONNELAT
  • 2 218 mots
  • 1 média
  ...h = 6,625 × 10^—27 erg.s, appelée encore constante de Planck. S'il en est ainsi, la constitution de ces grains d'énergie – ou photons – s'avère en corrélation étroite avec la fréquence d'une onde associée. Cette double nature de la lumière constituait le problème essentiel débattu...

• CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 4 463 mots
  • 1 média
  ...le champ électromagnétique devait être quantifié, les interactions résultant de l'émission et de l'absorption de grains électromagnétiques, appelés photons, ces quanta ayant toutes les caractéristiques attachées jusque-là aux corpuscules. De masse nulle, de moment angulaire intrinsèque (le spin...

• CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 6 420 mots
  • 6 médias
  ...invariante lors des multiplications des fonctions d'onde des électrons par une phase variable avec le point de l'espace-temps de référence. L'existence du  photon devient alors une conséquence du respect de la symétrie abstraite décrite plus haut. On dit que le photon est le champ de jauge associé à la symétrie...

• COMPTON EFFET

  • Écrit par Michel BAUBILLIER et Bernard PIRE
  • 2 554 mots
  • 4 médias

  Les rayonnements électromagnétiques de haute énergie (rayons X et γ) interagissent avec la matière selon trois processus : effet photoélectrique ; création de paires électrons-positrons ; enfin, diffusion élastique des photons sur des électrons libres ou peu liés, appelée effet...

• COSMOLOGIE

  • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
  • 9 300 mots
  • 6 médias
  ...lumière visible. À vrai dire, il est plus exact de dire que la matière était en équilibre avec le rayonnement : il y avait constamment absorption et émission de photons par le gaz de matière, qui baignait donc dans un rayonnement à la même température que lui (la température d'un rayonnement caractérise ses...

• CRISTAUX PHOTONIQUES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 348 mots

  Les cristaux photoniques sont des nanostructures périodiques de matériaux qui ont sur la propagation des photons les mêmes effets que les cristaux usuels ont sur celle des électrons : certaines longueurs d'onde peuvent se propager tandis que d'autres non. Selon que la périodicité existe le long...

• ÉNERGIE - La notion

  • Écrit par Julien BOK
  • 7 543 mots
  • 4 médias
  ...système physique passe d'un état énergétique E₁ à un état énergétique E₂ tel que E₂ — E₁ = hv, v étant la fréquence du rayonnement absorbé. Le quantum d'énergie électromagnétique hv est appelé photon. Si on le considère comme une particule, il se propage à la vitesse c et possède...

• ESRF (European Synchrotron Radiation Facility)

  • Écrit par Jean-Louis LACLARE
  • 2 525 mots
  ...lumière, est courbée à la traversée d'un champ magnétique, la particule en question est freinée par le champ électromagnétique qu'elle crée elle-même en tant que charge en mouvement. Elle restitue à l'environnement cette énergie perdue sous forme de photons émis tangentiellement à sa trajectoire.

• HAROCHE SERGE (1944- )

  • Écrit par Claude COHEN-TANNOUDJI et Jean-Michel RAIMOND
  • 1 071 mots

  Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude...

• HIGGS BOSON DE

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 657 mots
  • 2 médias
  ...Rappelons rapidement les ingrédients essentiels de ces notions. L'interaction électromagnétique est comprise au niveau élémentaire comme l'échange de photons entre particules chargées. La symétrie fondamentale est l'« invariance de jauge » qui exprime qu'on ne peut pas distinguer la phase (au sens de...

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