STRUCTURE DE LA MATIERE par M RIO André

rio rioSTRUCTURE DE LA MATIERE

Qu’est ce que la matière ? Il a fallu plus de deux millénaires pour avoir un début de réponse.

Le temps des philosophes.

Pendant très longtemps, seuls les philosophes se sont interrogés sur la nature de la matière. N’ayant d’autres connaissances que les données directement apparentes, ils n’imaginaient pas de moyens plus efficaces que la cogitation, méthode infaillible pour s’égarer.

Fluide ou solide, la matière a des aspects très divers, mais sous ces apparences existe-t-il des constituants fondamentaux, des éléments. Ces éléments sont- ils homogènes ou formés d’entités indivisibles, les atomes ?

Si telle était l’opinion des grecs Démocrite et Epicure, elle était rejetée par Aristote, dont les idées vont s’imposer à l’Occident jusqu’au XVIIIème siècle. Pour Aristote, il n’existe que quatre éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu, auxquels il associe quatre qualités : le chaud et le froid, le sec et l’humide. Tout minéral, végétal ou animal doit par nature être chaud ou froid, sec ou humide, indépendamment de nos idées actuelles de température et de degré hygrométrique. Ainsi, le diamant est froid et sec, même s’il est plongé dans l’eau bouillante.

L’alchimie.

Des doutes sont apparus au Moyen Age avec le développement de l’alchimie, science empirique interprétant des opérations concrètes par toute une symbolique spiritualiste, mais préparant l’avènement de la chimie. Les alchimistes sont bien obligés de constater que si la terre est un élément, elle est constituée en réalité de nombreuses substances bien définies et bien différentes les unes des autres, des minéraux qu’on appelle alors des terres : la chaux, l’alumine, la silice, ou encore des substances cristallines comme le sel de mer, l’alun et le salpêtre, et aussi les métaux, qu’on rêve de transmuter sans évidemment y parvenir.

Au XVIIème siècle on parle encore d’atomes, mais, Aristote s’imposant toujours, c’est pour nier leur existence par des considérations métaphysiques. Descartes, qui, heureusement pour lui a d’autres mérites par ailleurs, ne croit ni aux atomes ni au vide, car la matière envahit obligatoirement tout espace disponible. Il soupçonne cependant que sous la variété de la matière il doit y avoir une unité cachée. Son disciple Spinoza, mal inspiré, ne retient de Descartes que le pire, et prétend démontrer par un raisonnement simpliste qu’il n’existe point d’atomes.

Le grand Newton lui même s’est égaré dans l’alchimie, y consacrant vainement beaucoup de temps, en tentant d’expliquer l’affinité des corps par l’attraction universelle. Les temps n’étaient pas encore mûrs pour commencer à y voir clair. C’est seulement au XVIIIème siècle que la chimie émerge de l’alchimie ; débarrassée de la métaphysique, elle devient strictement expérimentale.

Les éléments selon Lavoisier.

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Le phlogistique.

Le charbon , le soufre et quelques métaux sont connus depuis longtemps. En 1669, Brandt découvre le phosphore. Au XVIIIème siècle, on se rend compte qu’il existe d’autres gaz que l’air. Le gaz carbonique a été identifié par Van Heltmont en 1648. L’hydrogène est découvert par Cavendish en 1766, l’azote par Rutherford en 1772, L’oxygène en 1773 par Priestley et Scheele, l’ammoniac par Priestley en 1774 et le chlore par Scheele la même année. Toutes ces substances sont-elles des éléments ou des dérivés de l’air, seul élément gazeux selon Aristote ?

Pour expliquer les combustions, Stahl avait imaginé en 1697 une nouvelle théorie avec un nouvel élément, le phlogistique. Un métal est la combinaison d’une terre avec le phlogistique. Quand il s’altère à l’air, c’est qu’il perd son phlogistique. De même, selon Cavendish, l’hydrogène (l’air inflammable) est une combinaison d’eau et de phlogistique ; en brûlant, il libère l’eau qui est un élément. L’azote est appelé air phlogistiqué, l’oxygène air déphlogistiqué. L’air contient-il donc du phlogistique ? Selon cette théorie, respectueuse d’Aristote, les vrais éléments sont l’air, l’eau et le phlogistique.

La théorie a un grave défaut : la perte de phlogistique s’accompagne d’une augmentation de la masse . Le phlogistique a-t-il une masse négative ? Pour sortir de ces incohérences et en finir avec Aristote, il fallait une révolution ; ce fût celle de Lavoisier.

Lavoisier contre Aristote.

Lavoisier montre d’abord que l’air est un mélange de deux éléments, l’oxygène et l’azote, puis que l’eau est une combinaison d’oxygène et d’hydrogène. Dans un mélange, chaque constituant garde son identité, et les proportions peuvent varier. Une combinaison est une substance nouvelle dont les propriétés sont complètement différentes de celles des constituants et dont les proportions sont rigoureusement définies. Il établit aussi que le gaz carbonique résultat de la combustion du charbon ou de la respiration est une combinaison de carbone et d’oxygène. ( le charbon est du carbone impur) . Il montre que les véritables éléments sont soit des métaux, soit des gaz, hydrogène, oxygène et azote, ou des solides  non métalliques : carbone, soufre, phosphore.

Lavoisier a établi aussi l’ébauche d’une nomenclature rationnelle : L’acide sulfurique, l’acide nitrique, les sulfates et les nitrates remplacent les appellations des alchimistes, vitriol, eau forte, sels divers. Cependant, sa fin tragique laisse son œuvre inachevée. Il n’a pas su que des terres, la chaux, l’alumine, la silice, sont les oxydes d’éléments encore inconnus, que le chlore est aussi un élément, et que la chaleur et la lumière (le feu d’Aristote ) n’en sont pas.

On reparle des atomes.

Dès les premières années du XIXème siècle les découvertes se succèdent. Grâce à la pile de Volta (1800) , l’électrolyse permet à Davy en 1808 de libérer de nouveaux métaux : sodium, potassium, calcium. Gay-Lussac et Thénard obtiennent le bore en 1809, Courtois découvre l’iode en 1811, Balard le brome en 1821, Berzelius le silicium en 1822, Wöhler l’aluminium en 1827 et Bussy le magnésium en 1829.

On doit aussi à Berzelius la notation moderne des éléments et de leurs combinaisons par des symboles et des formules. Dès cette époque, on distingue la

chimie minérale de la chimie organique, qui est en fait celle du carbone, beaucoup plus riche que celle de tous les autres éléments. C’est aussi l’époque ou les lois fondamentales de la chimie apparaissent : lois des proportions définies et des proportions multiples. Quand des éléments s’unissent pour former des composés, c’est toujours dans les mêmes proportions. Ainsi, 2 grammes d’hydrogène s’unissent à 16 grammes d’oxygène pour donner 18 grammes d’eau ; 3 grammes d’hydrogène à 14 grammes d’azote pour 17 grammes d’ammoniac. Gay-Lussac montre de plus en 1805 que quand les substances en jeu sont des gaz et qu’on détermine leurs volumes dans des conditions standard, on constate que 2 volumes d’hydrogène s’unissent à 1 volume d’oxygène pour donner de l’eau, et 3 volumes d’hydrogène à 1 volume d’azote pour 2 volumes d’ammoniac. Tous ces résultats suggèrent à Dalton en 1807 que les éléments sont formés d’objets définis, les atomes, qui s’unissent dans des rapports simples pour former des composés, des molécules, et en 1811, Avogadro propose l’hypothèse que toutes les molécules gazeuses occupent le même volume, quelle que soit leur masse. Il faut savoir aussi que les éléments gazeux ,à l’exception des gaz inertes comme l’hélium, existent normalement sous forme de molécules diatomiques :H; N2

En 1847, Berzelius définit les masses atomiques des éléments en tenant compte des proportions selon lesquelles ils s’unissent. Comme on ne connaît pas encore la masse réelle des atomes, on en définit un multiple arbitraire, l’atome-gramme, soit 1 gramme pour l’hydrogène, 12 pour le carbone, 14 pour l’azote, 16 pour l’oxygène et ainsi de suite jusqu’aux plus lourds. On remarque qu’avec une bonne approximation ces masses sont souvent des multiples de celle de l’hydrogène, ce qui laisse supposer une unité fondamentale de la matière qui sera confirmée plus tard.

Dès la première moitié du siècle, de nombreuses données indiquent donc déjà que la matière doit être faite de particules extrêmement petites capables de s’unir, et qu’il pourrait y avoir entre elles une unité fondamentale, mais l’existence des atomes reste encore une hypothèse contestée.

La classification périodique.

On ne pouvait manquer de constater que certains éléments possèdent des propriétés voisines et forment des familles comme les métaux alcalins, lithium, sodium et potassium , ou les halogènes : chlore, brome, iode. De diverses tentatives, c’est celle de Mendeleïev qui s’est imposée à partir de 1869. Les éléments y sont disposés horizontalement par masses atomiques croissantes et verticalement selon leurs ressemblances. A l’époque, on ne connaissait qu’une soixantaine d’éléments et la classification ne comportait que sept colonnes, car on ignorait encore l’existence des gaz inertes, hélium, néon, argon…et un certain nombre d’emplacements restaient vides. Il fallait aussi forcer un peu la classification pour y introduire ce qu’on appelle les éléments de transition comme le fer, ainsi que les terres rares, les lanthanides, mais à mesure qu’on découvrait de nouveaux éléments, ils venaient se placer dans les espaces libres et possédaient effectivement des propriétés conformes aux prévisions. Par la suite, toutes les anomalies apparentes vont s’expliquer grâce à une nouvelle physique, celle des quanta.

N, le nombre d’Avogadro.

Combien y a t-il d’atomes dans un gramme d’hydrogène ? C’est seulement au début du XXème siècle qu’on a connu la réponse, confirmant définitivement l’existence des atomes. Pour y parvenir, il a fallu utiliser des méthodes qui font

b-classification-franceintervenir des grandeurs liées aux caractéristiques des atomes ou des molécules : l’épaisseur d’un film monomoléculaire d’huile sur l’eau ou d’une bulle de savon, la charge électrique de l’électron, l’intensité de la lumière diffusée par les molécules d’un gaz (le bleu du ciel), la diffraction des rayons X, dont la longueur d’onde est de l’ordre de la dimension des atomes, la radioactivité, et le mouvement brownien. Ce dernier, dont la théorie est due à Einstein et la réalisation à J. Perrin a joué un rôle décisif . Il s’agit du mouvement désordonné de particules microscopiques dispersées dans un liquide, qui se comportent comme les molécules d’un gaz qui se déplacent à grande vitesse et s’entrechoquent continuellement. Toutes ces méthodes délicates et quelques autres ont abouti à des résultats convergents :

N = 6,02 10 23

Soit près d’un million de milliards de milliards d’atomes d’hydrogène, dans un volume de 11,2 litres dans les conditions standard, à 0° et à la pression atmosphérique.

La structure des atomes.

Contrairement à leur définition initiale, les atomes ne sont pas insécables, ce que vont révéler diverses expériences. Un filament métallique chauffé placé dans un champ électrique émet des particules négatives, les électrons, qui en sont un des constituants. Un élément radioactif comme le radium se dissocie spontanément en émettant : un rayonnement alpha constitué d’hélions, des noyaux d’hélium positifs ; un rayonnement bêta formé d’électrons et un rayonnement gamma sans charge ni masse, de même nature que les ondes radio, la lumière ou les rayons X , et qui n’est pas un constituant de l’atome mais une forme d’évacuation de l’énergie dégagée par la fission. Une expérience décisive due à Rutherford en 1910 a consisté à diriger un faisceau d’hélions sur une feuille d’or très fine. Si les atomes du métal avaient été formés d une masse homogène, la feuille aurait constitué un obstacle infranchissable. En réalité, presque tous les hélions la traversent sans être perturbés ; seuls quelques uns , 1 sur 2000 environ, sont fortement déviés. Un atome, électriquement neutre, est donc constitué d’un noyau positif extrêmement dense, 1000 fois plus petit que le nuage d’électrons qui l’entoure . Le noyau lui même est constitué de protons positifs en nombre égal à celui des électrons, et de neutrons en nombre variable indispensables pour compenser la répulsion électrique entre protons.

Fallait-il considérer l’atome comme un système solaire en miniature, où les électrons sont retenus par la charge positive du noyau et peuvent se placer à n’importe quelle distance ? S’il en était ainsi, les électrons perdraient de l’énergie sous forme de rayonnement et finiraient par tomber sur le noyau comme un satellite freiné par l’atmosphère, mais il n’en est rien, la structure de l’atome obéit à la physique quantique, et les échanges d’énergie se font par quantités discontinues. Les électrons ne peuvent se trouver que sur des orbites ou des niveaux d’énergie définis. Ils peuvent sauter d’un niveau à l’autre mais ne peuvent se placer nulle part ailleurs. La physique quantique définit une série de niveaux principaux qui se subdivisent en divers niveaux secondaires dont chacun ne peut porter qu’un seul électron. Cette répartition explique la classification périodique des éléments :

premier niveau :                                  2 électrons, 2 éléments .

deuxième et troisième :                      8 électrons, 8 éléments.

quatrième et cinquième :                 18 électrons, 18 éléments dont 10 éléments de transition.

sixième et septième : 32 électrons,32 éléments, dont 10 éléments de transition et 14 lanthanides ou actinides.

Un apport d ‘énergie permet à un électron périphérique de sauter sur un niveau supérieur inoccupé. Il retombe en restituant cette énergie sous forme de lumière, un photon. Chaque élément présente ainsi un spectre formé de raies caractéristiques correspondant chacune à un saut spécifique.

La plupart des éléments possèdent une couche extérieure d’électrons incomplète. Pour la compléter, ils s’associent entre eux en mettant en commun les électrons disponibles, ce qui crée entre eux des liaisons. Ainsi, la molécule d’hydrogène peut être symbolisée par H : H, puisque le premier niveau ne comporte que 2 électrons. Pour obtenir des couches complètes d’électrons, un autre mécanisme peut intervenir, l’ionisation : l’atome de chlore comporte 7 électrons périphériques, le sodium un seul., sur des couches qui peuvent porter 8 électrons. Le chlorure de sodium solide est un empilement d’atomes ionisés, Cl et Na+, qui se dissocie en solution. L’électron abandonné par le sodium complète à 8 la couche du chlore.

Interprétée par la physique quantique, la structure des atomes a donc permis d’expliquer les raies lumineuses qu’ils émettent, la classification périodique, l’association des atomes en molécules et l’unité fondamentale de la matière.

Les particules élémentaires et les interactions.

Trois particules suffisent pour constituer toute la matière : l’électron, découvert en 1897 par J.J. Thomson, et dont la charge électrique a été mesurée par Millikan en 1911 ; le proton, identifié par Rutherford en 1910 ; et le neutron découvert par Chadwick en 1932. Il y a aussi le photon, quantum de lumière, reconnu par Einstein en 1905, qui participe aux échanges d’énergie avec la matière.

Dès la première moitié du siècle, la recherche des rayons cosmiques, puis, quelques années plus tard, les accélérateurs de particules, en révèlent bien d’autres : l’antiélectron ou positon, l’antiproton négatif, des mésons, des neutrinos, prévus longtemps avant d’être détectés, puis une cascade de particules lourdes et instables, au total près d’une centaine, dont on ne comprend pas la raison d’être. C’est en 1960 que Gell-Mann et Zweig proposent une interprétation : la plupart de ces particules, y compris proton et neutron, ne sont pas élémentaires, mais constituées de quelques particules fondamentales les quarks. Comme Mendeleïev avait classé les éléments, on classe ces particules, et là encore des particules d’abord pressenties, puis découvertes, y trouvent leur place. Vers la fin du siècle, le classement est achevé. Il comporte deux sortes de particules, les leptons, dont l’électron, et les quarks, qui se répartissent en trois familles de masses croissantes, et on établit qu’il n’en existe pas d’autres. A chaque particule correspond également une antiparticule de même masse et de charge électrique opposée.

Quelles caractéristiques peut-on attribuer à une particule élémentaire constituant la matière? Elle possède une masse, et une charge électrique qui peut être nulle ou égale à celle de l’électron, ou fractionnaire pour les quarks : 1/3 ou 2/3, positive ou négative. Peut-on leur attribuer une dimension, un volume, une forme ? c’est le cas pour les particules composites comme le proton, non pour les particules réellement élémentaires, les leptons et les quarks. Un électron par exemple n’est pas une petite bille. Quand il se déplace, il se comporte comme une onde lumineuse, peut créer des interférences, et on ne peut lui attribuer une trajectoire définie. On ne peut le localiser que quand il a interagi avec un écran , exactement comme un photon.

Les constituants ultimes de la matière ont des caractéristiques et des propriétés très éloignées de nos intuitions. Ce sont cependant eux qui sont le soubassement de notre environnement familier. Ce qui est remarquable aussi c’est qu’un si petit nombre de particules aboutisse à l’extraordinaire variété de l’univers, grâce à leur possibilité de s’associer en atomes et en molécules.

Il existe quatre interactions fondamentales dont trois concernent directement le comportement des particules. L’interaction électromagnétique, transmise par le photon, particule sans masse ni charge, lie les électrons aux noyaux dans les atomes et les atomes entre eux . L’interaction forte unit les quarks dans les associations qu’ils forment, comme les protons et les neutrons, et ces derniers entre eux dans les noyaux. Elle est assurée par 8 particules sans masse, les gluons, auxquels on attribue des charges dites de couleur. L’interaction faible est incapable de créer des liaisons, mais elle intervient dans la dissociation du neutron en proton et dans la radioactivité. Trois particules y contribuent/ W+, W et Z°, qui avaient été prévus avant qu’on les obtiennent effectivement , et dont les masses avaient été estimées avec une bonne approximation.c-constituants-elementaires

La quatrième interaction, la gravité, n’intervient pratiquement pas dans les propriétés des particules élémentaires. Son quantum d’énergie, le graviton, reste hypothétique, et son statut entre la relativité générale et la physique quantique est encore incertain. Ce qui est remarquable, c’est que le moindre dérèglement dans l’intensité des interactions aboutirait à un univers complètement chaotique où aucun atome ne pourrait subsister. Le notre est-il dû à un concours de circonstances exceptionnel ?

Les liaisons et les états de la matière.

Toutes les liaisons entre les atomes sont assurées par leurs électrons périphériques. Les plus fortes contribuent à la stabilité des molécules, ce sont les liaisons covalentes, mises en commun d’électrons, comme dans la molécule d’hydrogène ou les composés du carbone ; la liaison ionique des sels comme le chlorure de sodium, et la troisième, la liaison semi-ionique, où au lieu d’une mise en commun de deux électrons, un seul des atomes en apporte deux. On trouve ces liaisons entre le soufre ou le phosphore et l’oxygène dans les sulfates et les phosphates. Toutes ces liaisons sont durables et contribuent à la stabilité de l’état solide, qui dépend aussi de la masse des molécules et de la température. Cet état est ordonné dans les cristaux, désordonné dans le verre et certaines matières plastiques. Dans les métaux, la cohérence est due à la mise en commun d’électrons libres qui assurent également la conductibilité électrique.

Il existe aussi d’autres liaisons beaucoup plus faibles : la liaison hydrogène, liaison éphémère entre l’atome d’hydrogène d’une molécule et un atome d’oxygène ou d’azote d’une autre, qui se fait et se défait constamment. C’est cette liaison qui fait que l’eau est liquide au dessus de 0°, contrairement à l’hydrogène sulfuré de constitution analogue qui est gazeux. Au dessous de 0°, cette liaison devient stable et l’eau gèle.

Une autre liaison faible, la liaison polaire, est due à ce que dans une molécule d’acétone par exemple, où il existe une double liaison entre un atome de carbone et un atome d’oxygène, le nuage d’électrons qui assure cette liaison est attiré plus fortement du côté de l’atome d’oxygène. La dissymétrie qui en résulte crée une attraction entre les molécules : l’acétone est liquide alors qu’un composé proche, le propane, est gazeux.

Une dernière attraction, plus faible, est due à ce qu’on appelle la force de Van der Waals : quand deux molécules se rapprochent, elles modifient légèrement la répartition des électrons qui assurent leur cohésion, faisant apparaître des charges de signes opposés qui provoquent une faible attraction entre des molécules d’hydrocarbures par exemple, insensibles aux liaisons hydrogène et polaire.

Toutes ces liaisons contribuent aussi à la solubilité ou à la miscibilité des solides et des liquides. Si huile et eau ne se mélangent pas, c’est qu’il n’existe pas d’attraction suffisante entre leurs molécules, alors que les molécules d’eau ou d’huile se lient facilement entre elles. Les émulsionnants, capables de se lier à la fois aux unes et aux autres, permettent de les mélanger intimement comme dans la mayonnaise.

Les limites de la physique quantique.

Si la physique quantique a expliqué un grand nombre de phénomènes, elle laisse des questions fondamentales sans réponse. Comme toute théorie, elle a ses limites qui s’expriment par exemple par les limites de Planck . Il s’agit de grandeurs qui s’expriment à partir de quatre constantes fondamentales exprimées ici en unités internationales :

G : constante de la gravité = 6,172.10-11

C : vitesse de la lumière = 3. 108

h : constante de Planck = 6,61. 10-34

K : constante de Boltzmann = 1,38. 10-23

Ces limites ont les valeurs suivantes :

Masse de Planck : 2.10-5 grammes

Longueur : 1,5. 10-33 centimètre

Temps : 10-43 seconde

Température : 1032 °K

Densité : 1093 grammes par millilitre

Energie : 1019 GeV, soit 1,8. 1014 joules ou 500 Kw.h.

Il s’agit de valeurs extrêmes qui bornent les prévisions de la théorie, sans qu’on puisse affirmer qu’il s’agit de ses propres limites ou d’un obstacle physique réel, La masse est le minimum nécessaire pour qu’une particule puisse s’effondrer sous son propre poids , sachant que toute particule est associée à une onde qui ne peut être confinée dans une volume de dimension inférieure à la longueur de Planck. Le temps de Planck est la période de vibration de cette onde, la densité celle de la masse concentrée dans le volume correspondant à la longueur d’onde ; l’énergie, celle de la masse de Planck selon la relativité (E = m C2) , et la température le niveau d’agitation provoqué par cette énergie. Ce sont donc les conditions les plus extrêmes que puisse décrire la physique quantique, mais qu’en est-il au delà ? On peut remarquer les valeurs énormes de la densité et de la température, et infimes de celles de la longueur et du temps.

On considère l’espace vide comme renfermant une énergie virtuelle capable de se matérialiser constamment en particules fugitives qui disparaissent aussitôt. Des théories encore non confirmées essaient d’aller plus loin : l’hypothétique boson de Higgs expliquerait la masse des particules et la théorie des cordes les assimile à des segments linéaires capables de vibrer de différentes façons correspondant aux diverses particules et tente de concilier quanta, gravité et relativité générale. La supersymétrie envisage de nouvelles particules encore non observées correspondant à celles connues par un changement de spin. Enfin l’astronomie a apporté des faits nouveaux dont les trous noirs, la matière noire et l’énergie sombre.

Les trous noirs. Pour chaque astre, on peut calculer une vitesse de libération, vitesse minimale pour qu’un objet à sa surface puisse échapper complètement à son attraction. Pour la Terre par exemple, cette vitesse est de 11 km par seconde, et pour un astre suffisamment massif et suffisamment condensé cette vitesse peut atteindre celle de la lumière : rien même la lumière ne peut lui échapper. L’astronomie a pu montrer que de tels astres existent effectivement. C’est le sort d’étoiles massives en fin de vie, mais il en existe de bien plus massifs au centre des galaxies qui peuvent atteindre des millions de masses solaires. Ils ne se manifestent que par l’attraction qu’ils exercent sur leur environnement.

La matière noire. L’observation du mouvement des étoiles dans les galaxies et des galaxies entre elles ne peut s’expliquer que par la présence d’une matière pesante qui enveloppe les galaxies mais n’interagit pas autrement avec la matière ordinaire et n’émet aucun rayonnement observable

L’énergie sombre, au contraire semble répartie uniformément dans l’espace et expliquerait que l’expansion de l’univers, que l’on pensait se ralentir peu à peu, s’accélère au contraire depuis quatre milliards d’années.

Au total, la matière ordinaire ne représenterait que 4% environ de l’énergie totale de l’univers et la matière noire un tiers, le reste étant constitué par l’énergie sombre dont la nature, comme celle de la matière noire, reste inconnue malgré diverses hypothèses à confirmer. L’évolution des connaissances se fait par sauts. Chaque fois qu’un phénomène est expliqué, c’est pour révéler de nouveaux inconnus dont l’ultime, au delà du Big-Bang, est peut-être l’origine de l’énergie qui constitue l’univers.

En conclusion, la physique quantique explique en grande partie les propriétés de la matière. Elle montre que les échanges d’énergie entre rayonnement et matière se font par quantités discontinues, les quanta ; que les particules élémentaires se comportent comme des ondes quand elles se déplacent et comme des objets ponctuels quand elles interagissent. Elle explique la structure et les propriétés des atomes et des liaisons qu’ils établissent entre eux pour former des molécules.

En contradiction avec notre intuition, mais confirmée par l’expérience, elle interprète le comportement des particules corrélées qui agissent comme un objet unique quelle que soit la distance qui les sépare.

Malgré ses succès remarquables elle a ses limites qui semblent indiquer que la nature profonde de l’espace et du temps réclament une nouvelle approche.

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