Mécanique quantique et physique quantique



ATOME HABILLÉ

  • écrit par?
  • Bernard CAGNAC
  • ?? 424 mots

La théorie de l'??atome habillé?? est une méthode de mécanique quantique permettant de calculer de manière simple et facile à interpréter les phénomènes qui se produisent lorsqu'un atome interagit avec un champ électromagnétique très intense résonnant ou voisin d'une résonance (la résonance est le cas où l'énergie d'un photon hν est égale à […] Lire la suite

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • écrit par?
  • Philippe BOUYER,?
  • Georges LéVI
  • ?? 6?651 mots
  • ?? 1 média

La théorie quantique trouve son origine dans le besoin d'expliquer certaines expériences réalisées à la fin du xixe et au début du xxe?siècle. La première d'entre elles concerne l'étude du rayonnement du corps noir?: tout corps, porté à n'importe quelle température, rayonne de l'énergie électromagnétique, […] Lire la suite

BELL INÉGALITÉ DE ou THÉORÈME DE BELL

  • écrit par?
  • Bernard CAGNAC
  • ?? 1?190 mots

Formulede mécanique quantique reliant les probabilités de certains phénomènes particulaires, l'inégalité de Bell joue un r?le extrêmement important dans le débat sur l'interprétation de la mécanique quantique. Trouvée en 1964, elle a montré qu'il existait des expériences particulières où les prédictions de la mécanique quantique usuelle (dite de l'école de Copenhague) et celles des théories à vari […] Lire la suite

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • écrit par?
  • Elisabeth GIACOBINO
  • ?? 2?770 mots

La condensation de Bose-Einstein, prévue par Albert Einstein et le physicien indien Satyendranath Bose dès 1924, a constitué pendant bien des années un des objectifs majeurs des physiciens du monde entier. En refroidissant un nuage d'atomes à une température proche du zéro absolu (quelques dixièmes de millionième […] Lire la suite

CASIMIR EFFET

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 331 mots

L'effet Casimir est l'une des plus remarquables prédictions de la théorie quantique, puisqu'il touche à la nature même de l'état fondamental de l'électrodynamique, ce qu'il est convenu d'appeler le ??vide quantique??. Contrairement au vide classique, proche du néant, l'état de plus basse énergie d'une théorie quantique est peuplé d'états virtuels qu'une excitation peut éventuellement révéler?: c'e […] Lire la suite

CHIMIE THÉORIQUE

  • écrit par?
  • Lionel SALEM,?
  • Fran?ois VOLATRON
  • ?? 4?288 mots
  • ?? 10 médias

L'équation fondamentale de la chimie théorique est l'équation de Schr?dinger?:qui signifie essentiellement?: ??L'opération de l'opérateur hamiltonien H sur la fonction d'onde Ψ, fonction des coordonnées de toutes les particules (noyaux et électrons), donne la même fonction Ψ multipliée par un nombre?E. Le nombre E est l'énergie du système. L'équation admet généralement un ensemble de solutions E, […] Lire la suite

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 115 mots
  • ?? 1 média

Construite sur le modèle de l'électrodynamique, la théorie de la chromodynamique quantique explique l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Fondée sur un principe abstrait de symétrie, dite de jauge, elle repose sur l'existence d'une charge dite de ??couleur?? portée par les quarks présents dans les protons et les neutrons. Des […] Lire la suite

COPENHAGUE ÉCOLE DE

  • écrit par?
  • Bernard d' ESPAGNAT
  • ?? 733 mots
  • ?? 2 médias

On regroupe sous ce nom les physiciens théoriciens qui, entre 1920 et 1930, après avoir élaboré la mécanique quantique, mirent en évidence ses aspects les plus révolutionnaires par rapport aux concepts en vigueur jusqu'alors et furent les instigateurs d'un très profond débat épistémologique qui se poursuit encore actuellement.La description statistique des phénomènes atomiques et nucléaires doit-e […] Lire la suite

DÉCOUVERTE DE L'EFFET JOSEPHSON

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 231 mots

Alorsqu'il est encore étudiant à l'université de Cambridge (Grande-Bretagne), le jeune théoricien gallois Brian D.?Josephson (né en 1940) comprend en 1962 comment se comportent les électrons d'une jonction entre deux supraconducteurs. Il explique que, par un effet purement quantique, les électrons se groupent en paires pour passer sous la barrière de potentiel qui caractérise la différence des deu […] Lire la suite

DÉGÉNÉRESCENCE, physique

  • écrit par?
  • Viorel SERGIESCO
  • ?? 641 mots

Terme utilisé dans différents domaines de la physique. Un niveau énergétique est dit dégénéré lorsque plusieurs états d'un même système (atome, électron,etc.) possèdent une même énergie tout en différant les uns des autres par d'autres caractères.La dégénérescence est un concept classique utilisé en théorie des petites oscillations d'un système (macroscopique ou microscopique) […] Lire la suite

ÉTAT, physique atomique et nucléaire

  • écrit par?
  • Pierre MOYEN
  • ?? 216 mots

Description la plus complète d'un atome ou d'un noyau. Dans le formalisme de Heisenberg, un état correspond à un vecteur propre de la matrice décrivant le système.à un état correspond une valeur de l'énergie et une seule, que le système soit placé ou non dans un champ extérieur, mais plusieurs états peuvent avoir la même énergie?: on dit alors qu'il y a dégéné […] Lire la suite

FORMULATION DE L'ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 122 mots

La procédure de ??renormalisation?? proposée indépendamment en 1948 par le Japonais Shinichiro Tomonaga et les Américains Richard Feynman et Julian Schwinger résout de fa?on extrêmement ingénieuse une difficulté majeure de la théorie quantique de l'électromagnétisme et lui donne le statut de théorie mathémat […] Lire la suite

FULDE-FERRELL-LARKIN-OVCHINNIKOV PHASE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 656 mots

L’état FFLO (initiales des physiciens Peter Fulde, Richard Ferrell, Anatoly Larkin et Yuri Ovchinnikov, qui ont prédit son existence en 1964) est un état supraconducteur qui résiste à la présence d’un champ magnétique élevé. Sa mise en évidence, plus de cent ans après que l’équipe du physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes a mesuré la dis […] Lire la suite

INTRICATION QUANTIQUE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 2?074 mots
  • ?? 3 médias

Presque cent ans après sa naissance, la physique quantique s'est révélée indispensable à la description des atomes et des interactions fondamentales. Pratiquement inintelligible sans le recours à une formulation mathématique difficile d'accès, les tentatives de vulgarisation de ses concepts ont toujours dérouté l'intelligence concrète tant le voca […] Lire la suite

ISOSPIN

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 255 mots

Nombre quantique attaché à une symétrie interne des particules élémentaires, dont la représentation mathématique est identique à celle de la symétrie par rotation.La notion d'isospin fort, introduite en 1933 par Werner Heisenberg (1901-1976), traduit le fait que le proton et le neutron peuvent être compris comme deux ét […] Lire la suite

JAUGE THÉORIE DE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 477 mots

Lesexpériences de diffusion d'électrons sur les protons posaient depuis 1968 une énigme aux physiciens des particules élémentaires. Le physicien américain James D.?Bjorken avait en effet démontré qu'elles étaient très difficilement interprétables à moins d'admettre que les électrons étaient diffusés sur des sous-constituants des nucléons et que ceux-ci –?qu'il appelait ??partons???– étaient quasi […] Lire la suite

JOSEPHSON MAGNÉTIQUE EFFET

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 346 mots

L'effet Josephson prédit en 1962 par le théoricien britannique Brian Josephson est un ingrédient essentiel de la technologie électronique?: il quantifie le passage d'un électron à travers une couche mince isolante séparant deux supraconducteurs. Une version magnétique de ce phénomène a été démontrée théoriquement en 2006 par les physiciens Hans Mooji et Yuli V.?Nazarov de l'université de Delft aux […] Lire la suite

LIAISONS CHIMIQUES - Liaison et classification

  • écrit par?
  • André JULG
  • ?? 8?249 mots
  • ?? 7 médias

La description de l'état d'une particule, en mécanique quantique, se réduit à la seule connaissance d'une fonction Ψ des coordonnées et du temps, dite fonction d'onde. Cette fonction n'a pas de sens physique en elle-même, mais le carré de son module représente la probabilité de trouver à l'instant t les particules aux points de coordonnées […] Lire la suite

LUMIÈRE

  • écrit par?
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  • ?? 6?168 mots
  • ?? 4 médias

Le xixe?siècle vit le triomphe de l'optique ondulatoire, qui permettait d'analyser bien des phénomènes liés à la lumière (diffraction, polarisation, etc.), mais certains opposaient encore une résistance.Le premier d'entre eux est l'effet photoélectrique observé par Hertz en 1887 (l'explication en 1 […] Lire la suite

MATIÈRE (physique) - États de la matière

  • écrit par?
  • Vincent FLEURY
  • ?? 5?805 mots
  • ?? 4 médias

Parallèlement aux développements de la thermodynamique classique, le xxe?siècle a connu une révolution, avec la découverte des quanta et des propriétés quantiques des particules élémentaires. La nature ondulatoire et corpusculaire du rayonnement et de la matière a été démontrée au début du xxe?siècle, d'a […] Lire la suite

MONOPÔLE MAGNÉTIQUE

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 860 mots

Depuis la découverte du magnétisme par l'ingénieur fran?ais Petrus Peregrinus de Maricourt, tous les objets magnétiques étudiés jusqu'à présent, qu'il s'agisse de notre Terre ou d'un simple barreau aimanté, du microscopique proton (10-12?mm) ou de l'électron pratiquement ponctuel, sont caractér […] Lire la suite

PLANCK CONSTANTE DE ou QUANTUM D'ACTION

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 156 mots

Quantum élémentaire d'action qui relie la plus petite quantité d'énergie?E emportée par un rayonnement électromagnétique à sa fréquence?f par la formule E = hf. Inventé en 1900 par Max Planck (1858-1947) pour reproduire le spectre de la lumiè […] Lire la suite

PLASMON

  • écrit par?
  • Viorel SERGIESCO
  • ?? 465 mots

Quasi-particule non concentrée, sans analogue classique corpusculaire, sans masse effective bien définie, utilisée en théorie quantique des plasmas pour décrire les états faiblement excités correspondant à des mouvements classiques collectifs (ondes électrostatiques ou oscillations du plasma).En fait, en théorie classique, un plasma permet la propagation de plusieurs types d'ondes, suivant l'exist […] Lire la suite

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 374 mots
  • ?? 2 médias

Le prix Nobel de physique récompense en 2012 le physicien fran?ais Serge Haroche (né en 1944) et son collègue américain David J. Wineland (né en 1944) pour ??l'invention de méthodes expérimentales révolutionnaires, qui permettent de mesurer et de manipuler des systèmes quantiques individuels??. Le domaine de l'optique quantique qu'explorent les équipes des deux chercheurs est à la pointe de l'étud […] Lire la suite

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2016

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 1?088 mots
  • ?? 3 médias

Le prix Nobel de physique?2016 distingue les travaux de trois théoriciens, pour la description de nouveaux états quantiques de la matière et des transitions de phase qui mènent à ces états. Les trois physiciens, David J.?Thouless (né à Bearsden, en écosse, en 1934 et mort à Cambridge, en Angleterre, en 2019), John Michael Kosterlitz (né à Aberdeen, en écosse, en 1942) et F.?Duncan M.?Haldane (né à […] Lire la suite

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • écrit par?
  • Claude de CALAN
  • ?? 5?273 mots
  • ?? 6 médias

Née avec le xxe?siècle, établie sur des bases claires à partir de 1925, la physique quantique s'est imposée comme l'outil nécessaire pour décrire les phénomènes à l'échelle atomique (et même certains phénomènes à plus grande échelle). La physique quantique implique une révision radicale des concepts habituels, tirés de notre expérience à notre échelle […] Lire la suite

QUANTUM DE PLANCK

  • écrit par?
  • Bernard PIRE
  • ?? 204 mots
  • ?? 1 média

Le 14?décembre 1900, Max Planck (1858-1947), professeur de physique à l'université de Berlin, propose, lors d'une séance de la Société allemande de physique, une vision radicalement nouvelle du rayonnement des corps portés à haute température. Deux mois plus t?t, il avait explicité la distribution spectrale du rayonnement du corps noir selon une loi qui s […] Lire la suite

RELATIVITÉ - Relativité générale

  • écrit par?
  • Thibault DAMOUR,?
  • Stanley DESER
  • ?? 11?950 mots
  • ?? 3 médias

Nous n'avons jusqu'ici examiné que la relativité générale classique, qui est pertinente pour décrire la gravitation à l'échelle macroscopique, mais insuffisante pour étudier l'interaction gravitationnelle à l'échelle microscopique, où entre en jeu le caractère quantique des particules élémentaires. Nous avons déjà noté, à propos de la radiation thermique des trous noirs de Hawking, qu'un champ gra […] Lire la suite

SÉPARABILITÉ ET NON-SÉPARABILITÉ, mécanique quantique

  • écrit par?
  • Alain ASPECT,?
  • Philippe GRANGIER
  • ?? 1?347 mots
  • ?? 3 médias

Albert Einstein, père de la relativité, a joué un r?le majeur dans la genèse de la mécanique quantique, notamment en interprétant, en 1905, l'effet photoélectrique en termes de quanta lumineux, ou photons, ce qui lui vaudra le prix Nobel. Cependant, lorsque, vers la fin des années 1920, la théorie […] Lire la suite

SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUE

  • écrit par?
  • Jean-Marc LéVY-LEBLOND
  • ?? 5?337 mots
  • ?? 1 média

On appelle ??spin?? le moment angulaire ou cinétique intrinsèque des particules quantiques ou quantons. Ce terme anglais évoque le mouvement de rotation propre que peuvent posséder les objets physiques, telles les planètes ou les balles de tennis, qui tournent sur eux-mêmes tout en décrivant leurs trajectoires. Il est caractérisé par une grandeur physique […] Lire la suite

SUPERFLUIDITÉ

  • écrit par?
  • Sébastien BALIBAR
  • ?? 5?836 mots
  • ?? 5 médias

La ? superfluidité ? est une propriété qu'ont certains liquides ou gaz de s'écouler beaucoup plus facilement que les autres. Un superfluide peut s'écouler sans résistance aucune même à travers les plus petits orifices. De plus, les superfluides ont d'autres propriétés remarquables. Par exemple, la chaleur s'y propage sous forme d'ondes et les tourbillons y sont tous identiques. La superfluidité n' […] Lire la suite

SUPRACONDUCTIVITÉ

  • écrit par?
  • Julien BOK
  • ?? 5?849 mots
  • ?? 13 médias

Ces propriétés magnétiques très spéciales ont suscité beaucoup de travaux théoriques tentant de les expliquer. Avant que soit connue la raison profonde de la transition supraconductrice, des modèles phénoménologiques de la supraconductivité ont été avancés.En 1935, Fritz et Heinz London, en Allemagne puis en Angleterre, utilisèrent le fait expérimental de la résistance nulle pour développer une th […] Lire la suite

ZEEMAN EFFET

  • écrit par?
  • Jean MARGERIE
  • ?? 5?649 mots
  • ?? 2 médias

Aussit?t après la découverte de Zeeman, Lorentz en a donné une interprétation dans le cadre de la mécanique et de l'électromagnétisme classiques. La théorie de Lorentz ne rend compte que d'une partie des phénomènes observés (effet Zeeman dit normal, cf. chap.?2, Effet Zeeman linéaire) et elle est complètement […] Lire la suite


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Physique quantique

vidéo : Physique quantique

vidéo

La description de l'atome et de ses constituants a nécessité l'élaboration d'une nouvelle physique, appelée physique quantique. En décembre 1900, Max Planck propose de décrire la matière chauffée comme un ensemble d'oscillateurs vibrants dont les échanges d'énergie...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Cercle d'atomes de fer

photographie : Cercle d'atomes de fer

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Cercle, dit ?corral quantique?, de 48?atomes de fer sur une surface de cuivre, vu au microscope à effet tunnel, à l'Almaden Research Center de San Jose (Californie). Ce cercle a un diamètre de 14,3?nanomètres (1?nanomètre = 10.9?mètre), soit environ vingt mille...?

Crédits?: Courtesy IBM Research, Almaden Research Center

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Mécanique quantique et probabilités

dessin : Mécanique quantique et probabilités

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Mécanique quantique et probabilités. Un faisceau de lumière polarisée suivant O? (intensité I0) tombe sur le polariseur orienté suivant Ox. On obtient deux faisceaux émergeants, l'un polarisé suivant Ox (intensité I0, l'autre polarisé suivant Oy (intensité...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

dessin : Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

dessin

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons. Deux photons ?1 et ?2, émis dans un état particulier de polarisation (état E.P.R.) par la source S, sont soumis à des mesures de polarisation simultanées grace aux polariseurs I et II orientés suivant...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Expérience avec aiguillages optiques

dessin : Expérience avec aiguillages optiques

dessin

Expérience avec aiguillages optiques. Ce schéma généralise celui du document Corrélation E.P.R. avec des paires de photons. L'aiguillage C1 envoie alternativement la lumière vers les polariseurs I ou I', dans des orientations a ou a', réalisant ainsi l'équivalent...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Particules élémentaires?: propriétés

tableau : Particules élémentaires?: propriétés

tableau

Les propriétés des particules élémentaires: les fermions (quarks et leptons) et les bosons vecteurs. Rappelons que chaque quark existe sous trois variétés de couleur: bleu, rouge et vert.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Baryons et mésons

tableau : Baryons et mésons

tableau

Quelques baryons et mésons?: les particules élémentaires découvertes dans les années 1960.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Hydrogène

dessin : Hydrogène

dessin

La molécule d'hydrogène.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Courbes et surfaces

graphique : Courbes et surfaces

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Courbes et surfaces de potentiel.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Paramagnétisme

dessin : Paramagnétisme

dessin

Paramagnétisme de l'oxygène?: répartition des électrons de valence de la molécule O2 sur les orbitales (la flèche indique la direction su spin de l'électron).?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Champ cristallin

dessin : Champ cristallin

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Théorie du champ cristallin et structure des composés inorganiques.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Chimie théorique : la symétrie

dessin : Chimie théorique : la symétrie

dessin

La symétrie?: fermeture de cycle de la molécule de butadiène.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Niveaux de structure

dessin : Niveaux de structure

dessin

Les différents niveaux de structure. On passe, par étapes successives, du virus (10-7?m) au quark (<?10-18?m).?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Modes d'interaction des quarks et des leptons

dessin : Modes d'interaction des quarks et des leptons

dessin

Les différents modes d'interaction au niveau des quarks et des leptons. L'interaction électromagnétique est due à l'échange de photons (en a). L'interaction faible avec changement de saveur et de charge est due à l'échange d'un boson W?; sans changement de saveur ni de...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Flux magnétique et de couleur

dessin : Flux magnétique et de couleur

dessin

Analogie entre le flux magnétique évitant un supra-conducteur et le flux de couleur évitant le vide autour d'un méson formé d'un quark et d'un antiquark.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Effet photo-électrique

graphique : Effet photo-électrique

graphique

Schéma de principe de l'effet photoélectrique. L'atome est porté du niveau fondamental a vers un état ionisant par absorption d'un photon de fréquence ??>?E1/h. L'énergie cinétique de l'électron émis est égale à (h?-E1).?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Paquet d'ondes à un photon incident

dessin : Paquet d'ondes à un photon incident

dessin

Paquet d'ondes à un photon incident sur une lame séparatrice. Le photon est détecté par l'un des deux photodétecteurs D1 ou D2.?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Appareil de Stern et Gerlach

dessin : Appareil de Stern et Gerlach

dessin

Appareil de Stern et Gerlach. Dans le cas de l'expérience originelle, l'observation, pour un faisceau d'atomes d'argent, de deux zones d'impact sur l'écran fournit, d'une part, une preuve expérimentale directe de la quantification du spin et montre, d'autre part, que les...?

Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Physique quantique

Physique quantique
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

vidéo

Cercle d'atomes de fer

Cercle d'atomes de fer
Crédits?: Courtesy IBM Research, Almaden Research Center

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Mécanique quantique et probabilités

Mécanique quantique et probabilités
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Corrélation E.P.R. avec des paires de photons

Corrélation E.P.R. avec des paires de photons
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

dessin

Expérience avec aiguillages optiques

Expérience avec aiguillages optiques
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Particules élémentaires?: propriétés

Particules élémentaires?: propriétés
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tableau

Baryons et mésons

Baryons et mésons
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

tableau

Hydrogène

Hydrogène
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Courbes et surfaces

Courbes et surfaces
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

graphique

Paramagnétisme

Paramagnétisme
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Champ cristallin

Champ cristallin
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Chimie théorique : la symétrie

Chimie théorique : la symétrie
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Niveaux de structure

Niveaux de structure
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Modes d'interaction des quarks et des leptons

Modes d'interaction des quarks et des leptons
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Flux magnétique et de couleur

Flux magnétique et de couleur
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Effet photo-électrique

Effet photo-électrique
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

graphique

Paquet d'ondes à un photon incident

Paquet d'ondes à un photon incident
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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Appareil de Stern et Gerlach

Appareil de Stern et Gerlach
Crédits?: Encyclop?dia Universalis France

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