Werner Karl Heisenberg

Werner Heisenberg

Mécanique quantique

Werner Heisenberg
Il développa la première formalisation de la mécanique quantique, en 1925, en même temps qu'Erwin Schrödinger. Toutefois le formalisme mathématique était différent, Heisenberg utilisa une formalisation matricielle : la mécanique matricielle, alors que Schrödinger utilisa une approche par les équations différentielles. Ceci permit de penser, tout d'abord, que les théories étaient distinctes, mais l'année suivante, Schrödinger démontra l'équivalence mathématique des deux formulations. Heisenberg a redécouvert à l'occasion l'algèbre des matrices pour les besoins du calcul appliqué à l'expérimentation ; les matrices lui ont été enseignées ensuite par le physicien allemand Pascual Jordan[1].

Son principe d'incertitude, découvert en 1925, affirme que la détermination de certains couples de valeurs, par exemple la position et la quantité de mouvement, ne peut se faire avec une précision infinie. On peut le formaliser sous la forme d'un produit : Δpx Δx ≈ h où Δpx représente l'indétermination sur la quantité de mouvement et Δx l'indétermination sur la position. Ce produit ne peut être inférieur à la constante h/4π, et donc toute précision dans la mesure d'une des deux quantités se fait au détriment de l'autre. Cette incertitude n'est pas liée à la mesure, mais est une propriété réelle des valeurs en question : améliorer la précision des instruments n'améliorera pas la précision de cette mesure simultanée.

À partir de 1929, il travailla avec Wolfgang Pauli à l'élaboration de la théorie quantique des champs.

Il reçut le prix Nobel de physique en 1932 pour « la création de la mécanique quantique et de ses applications qui ont permis la découverte des formes allotropiques de l'hydrogène (l'orthohydrogène et le parahydrogène) ».

Après la découverte du neutron par James Chadwick en 1932, Heisenberg proposa le modèle proton-neutron du noyau atomique, et s'en servit pour expliquer le spin nucléaire des isotopes.


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