La microphysique que l'on vous conte n'est pas la bonne.

Mais alors quelle la bonne, ou au moins une moins mauvaise ?

Nous vous exposons la physique quantique rénovée et remise les pieds en bas et la tête en haut, c'est à dire avec des transactions entre émetteurs et absorbeurs, et nous présentons des développements originaux, dont nous soutenons que les enjeux en valent largement la peine. En quelques mots, fini de croire qu'un photon (l'unité de lumière) serait quelque corpuscule fantasque : il est une transaction électromagnétique réussie entre un émetteur, un absorbeur et l'espace ou les milieux et dispositifs optiques qui les séparent. Même si le photon a été émis il y a quatorze milliards d'années humaines, même s'il ne rencontrera son absorbeur que dans soixante-cinq milliards d'années humaines. Que cela nous soit humiliant ne nous intéresse pas. Le photon demeure unité de lumière en ce sens qu'il a un seul émetteur et un seul destinataire, mais jamais ne cesse d'être une onde soumise à l'optique physique de Fresnel (1821) et aux équations de Maxwell (1873). Aucune sorte de "corpuscule" ni de "aspect corpusculaire", ni de "dualité onde-corpuscule" n'ont plus cours en physique transactionniste, ne reste que l'ondulatoire, toujours quantifié. Aux sources de la physique transactionniste, on trouve deux découvertes très délaissées et méprisées : ces deux fréquences intrinsèques telles que découvertes en 1923 par Louis de Broglie et en 1930 par Erwin Schrödinger, respectivement 123,56 . 10¹⁸ Hz et 247,12 . 10¹⁸ Hz pour l'électron (deux cent quarante sept milliards de milliards de cycles par seconde). En tenir compte permet de s'épargner des volumes de calculs monstrueux qui depuis soixante ans sont considérés comme le nec plus ultra de la physique. En effet si vous en tenez compte, vous constatez que le transfert d'un photon ou de toute autre "particule" n'occupe qu'un mince et raide faisceau. La largeur de ce fuseau de Fermat et son angle au cône tangent (aux deux extrémités) ont de nombreuses applications en astronomie et en instrumentation. Enfin nous prédisons que le rendement d'enseignement sera largement amélioré quand on aura abandonné les contradictions de la sémantique "copenhaguiste" actuellement enseignée partout, figée en 1927, et dont nous constatons qu'elle est un boulet. Nous ne plaçons pas du tout le hasard et les statistiques au même endroit que les copenhaguistes : les hasards du bruit de fond déclenchent les transactions, mais ils perdent le plus gros de leur influence pendant le transfert du photon, du neutrino, de l'électron, etc. Au contraire des copenhaguistes prétendent sans jamais le prouver des trajectoires zigzaguantes et tortillonnantes, exorbitantes de toutes les lois physiques.

Pour cette vulgarisation, nous allons faire dialoguer un amateur curieux, désireux de comprendre, et un physicien transactionniste, c'est à dire un des physiciens qui indépendamment les uns des autres ont redécouvert que la relecture transactionniste de la quantique était inéluctable. Il sera désigné comme "z'Yeux ouverts". Contrairement au spécialiste qui sait beaucoup de chose sur peu de chose, et à la limite tout sur rien du tout, notre savanturier aux yeux ouverts a pratiqué plusieurs disciplines, qui sont rarement réunies dans une seule tête ; cela lui facilite des synthèses que les trop spécialisés ne peuvent plus faire.
Depuis sa position théorique figée lors du congrès Solvay en 1927, le physicien anti-transactionniste aura toute liberté d'intervenir. Parfois condensées, le plus souvent littérales, ces interventions ont bien été écrites sur Internet et Usenet ; certaines ici sont traduites de l'anglais. Conformément aux bonnes traditions, l'anti-transactionniste peut toujours agonir d'insultes le savanturier co-découvreur de la microphysique transactionniste, mais la nouveauté est que cette fois, il ne pourra ni le bannir ni l'effacer. Il sera désigné comme "Professeur Marmotte", parce que les connaisseurs de Christophe savent que "Monsieur Fenouillard dort à la façon des ours, Madame Fenouillard à la façon des marmottes, et ces demoiselles à la façon des loirs". En raison de sa façon de dormir d'un sommeil dogmatique, nous aurions aussi pu le désigner comme "Poings fermés", ou comme "Dogmatix & Idéfix "... Le professeur Marmotte est un assemblage composite de citations de plusieurs personnes, aussi il n'est pas étonnant qu'il puisse se contredire d'une intervention à l'autre. N'en tenez pas rigueur à ceux d'entre eux qui sont des personnes honnêtes mais prisonnières d'un système perverti.
Pour ne pas l'estourbir sous le mauvais rôle, nous lui laisserons le soin des explications faciles, celles où sa tribale tribu ne s'est pas trompée.

Le rappel des grandeurs de la physique atomique viendra au paragraphe 4. On n'abordera ni la physique nucléaire ni celle des particules ; on se contentera du bestiaire connu en 1932, soit électrons, protons, neutrons et positrons ; il suffit à la chimie et aux rayonnements courants, ceux de la physique atomique. Bien que notre corps reçoive environ un rayon cosmique par seconde, bien que nous soyons traversés d'innombrables neutrinos de basse énergie, on n'abordera ni muons ni neutrinos. Contrairement aux cours usuels de physique atomique, on se servira du cadre relativiste, car sans lui nous ne ferions qu'un travail de singe.
Le niveau scientifique qui vous est nécessaire pour vérifier que je ne vous raconte pas de carabistouilles est celui d'une première année de fac scientifique. Vous devez avoir manipé sur la loi de la réfraction de Snell-Descartes, et les interférences d'Young avec deux fentes. Vous devez avoir vu le spectre optique d'une lampe au sodium et vapeur de mercure. En mécanique vous devez maîtriser la conservation de la quantité de mouvement et du moment angulaire - et pas seulement quand vous reconnaissez une situation scolaire. Vous devez être familiarisé avec l'étude d'au moins un mouvement oscillatoire tel que pendule pesant ou pendule élastique. Vous devez avoir vu des ondes sur l'eau et une corde de guitare. En mathématiques vous connaissez les débuts de l'analyse vectorielle et les développements limités, au moins ceux du cosinus et du sinus ; vous n'avez pas oublié les leçons sur les arcs capables, du programme de seconde. Vous avez lu ou vu un peu de vulgarisation sur l'atome. Il serait souhaitable que vous ayez chanté dans la salle de bains et ayez connu cette sensation que la salle vous colle à la bouche en ce sens que sa résonance est très peu amortie. Sans ces prérequis, vous allez devoir me croire sur parole, or en sciences on ne croit pas sur parole, on vérifie. Sur les bispineurs de Dirac qui relèvent de l'algèbre linéaire, il vous faudrait le niveau maîtrise ou Master 1 de mathématiques pour être en mesure de critiquer. Vous serez aidé par des encadrés hors du texte dialogué. Pour vérifier et critiquer ce que je vais vous raconter de la structure électronique des molécules de colorants, il vous faudra le niveau Licence en chimie organique. Des notions de chimie analytique seront parfois invoquées aussi.

La vulgarisation est-elle l'ennemie de la science ? Pourquoi ces ronchonnements ?

Vulgariser est une tâche difficile, dont les résultats sont rarement probants. On va donner la parole à un chercheur qui est complètement dégoûté de toute vulgarisation. Je trouve qu'il exagère, mais c'est à lui la parole.

Intervention précédente sur Usenet, forum fr.sci.physique, le 4 décembre 2004 :
> Ce que je sais, c'est que la question de la vulgarisation scientifique
> n'est pas une question oiseuse. Sauf erreur, c'est même une dimension qui
> fait partie de la mission des chercheurs du CNRS, par exemple.

Professeur Marmotte :
- Oui et c'est un scandale patent. Il y a des chercheurs au CNRS qui font carrière entièrement dans la vulgarisation, sont des professionnels de la vulgarisation, et trouvent encore le moyen de se faire mousser et promouvoir avec ça. Ou avec l'administration ou toute autre fadaise qui font que la seule chose qui finit par ne plus compter c'est les résultats scientifiques. La vulgarisation est et a toujours été une activité parfaitement inutile, et pour ma part je ne vais pas jeter la pierre aux Bogdanoff s'ils ont dit des conneries dans leur bouquin, car tous les bouquins de vulgarisation ne contiennent que des conneries du début à la fin. C'est déjà bien assez difficile de ne pas faire trop d'erreurs dans un livre ou un article sérieux, arriver à dire quelque chose de sensé compréhensible par le mythique "honnête homme" c'est radicalement impossible.

Norbert R. (vulgarisateur en astronomie) :
- C'est de l'humour à prendre au second degré, ou tu le penses vraiment ?

Professeur Marmotte :
Je suis très con, je le pense vraiment.
Celui qui veut apprendre la mécanique quantique, prend un bon bouquin, comme le Dirac, ou le Feynman, et il aura beaucoup plus vite fait d'apprendre quelque chose qu'en écoutant les divagations d'un vulgarisateur. Chaque fois que j'ai eu la bêtise d'ouvrir la Recherche, je n'ai rien compris quand c'était dans un domaine que je ne connaissais pas, et j'ai trouvé des erreurs partout quand c'était dans un domaine que je connais. C'est pas parce que M. le ministre de mes 2 ou le directeur du CNRS (*) a décrété que la vulgarisation était une mission de l'organisme que ça changera quoi que ce soit à la nature des choses. Je n'ai jamais vu des chercheurs réellement de talent faire de la vulgarisation, je suis désolé de te le dire, sauf un très ambitieux qui voyait ça comme moyen de réussir plus vite.

(*) les directeurs successifs ont trouvé toutes sortes de missions absolument essentielles, telles que repeupler la province, se livrer à des tâches administratives, faire de l'enseignement, faire de la vulgarisation, faire des dossiers européens, passer des brevets et j'en oublie sûrement. Au passage c'est la recherche qui prend l'eau de toutes parts.

[Pseudonyme] :
> Rangez-vous également la mission d'enseignement des enseignants-chercheurs au registre de ces fadaises ?

Professeur Marmotte :
- On parlait du CNRS il me semble, les enseignants de la Fac ont une mission essentielle qui est d'enseigner. Je suis très réticent à ces missions multiples, qui en général se traduisent par le fait que rien n'est fait correctement.

Fin de citations.

Z'Yeux ouverts :
- J'abrège, vous pouvez voir toute la discussion à https://groups.google.com/forum/?hl=fr#!topic/fr.sci.physique/7EuUwzJxbbY[101-125]
Sur d'autres fils de discussion il donne un tour encore plus amer et méprisant à son réquisitoire contre la vulgarisation, qu'il accuse de favoriser la paresse du public et son outrecuidance. Hélas, les exemples abondent, qui justifient son pessimisme. Or nous sommes d'avis opposés, aussi je vais poursuivre.

Problème : cette hargne contre la vulgarisation est spécifique à la quantique, elle est en soi un symptôme qui fait remuer les oreilles du clinicien. On ne rencontre rien de semblable dans aucune des disciplines de la biologie, ni des géosciences, ni en chimie, ni en astronomie, ni même en mécanique, qui pourtant elle aussi est une discipline fortement mathématisée... En revanche on entend des réticences et des ruses comparables chez les psychanalystes, les freudiens qui eux aussi cultivent les obscurités volontaires, les parlances déceptives et carabistouillées ; secte ombrageuse...
J'ai entendu un maître de conférences à Lyon 1 qui en réunion réclamait avec véhémence qu'on interdise les études de physique "aux esprits farfelus". Oh, sa bête noire c'était moi : je lui avais posé une question inattendue (une seule), et affolé, il m'avait répliqué que je "devais lire des livres !". Il se trouve que je les avais lus, les livres, que je les avais chez moi, et que ni leurs fautes de méthode, ni leurs affirmations farfelues et contradictoires ne me satisfaisaient. Ces fautes de méthode qui passent inaperçus à la plupart des jeunes étudiants, sautent aux yeux d'un ingénieur de recherches expérimenté. Quant à ceux des jeunes étudiants qui perçoivent ces fautes de méthode et ces contradictions spécifiques à la secte, écoeurés ils changent de discipline et vont vers des travaux plus sains.
Au fil des années, et à mesure que je me documentais sur l'histoire de cette discipline, j'ai fini par comprendre que cette hargne contre la vulgarisation provient de ce que cette tribale tribu (cette secte si vous préférez) a beaucoup d'inavouables à cacher, dont des squelettes dans ses placards. En psychologie clinique nous connaissons les pathologies gouvernées par un ou plusieurs secrets de famille, dont la toxicité perdure au fil des générations. Ici aussi, c'est un cas clinique collectif. Sur le plan professionnel, ils sont prisonniers d'un artefact qui leur masque les réalités : les contes de fées en guise de sémantique et d'axiomes physiques, que leurs grands ancêtres leur ont légués.

"Peut-être jusqu'à Jupiter et retour" ? ? ? Jusqu'où Hawking osera-t-il oser ?

Ici nous allons laisser les anti-transactionnistes développer leurs errements et contradictions. L'échange est traduit et abrégé de l'anglais. Ici le curieux n'est pas vous-même mais un anglophone qui lit de la vulgarisation.

Curieux
- Je suis en train d'inhaler "The great Design" de Hawking et Mlodinow, et je suis planté dans le chapitre de l'expérience de la double fente avec des billes. J'ai un problème à comprendre ce qu'affirment les auteurs que dans le cas de cette expérience, une particule peut prendre n'importe quel chemin ("peut-être jusqu'à Jupiter et retour"), ce que Feynman dépeint comme addition des vecteurs en un vecteur-résultat, à ce que j'ai compris. Néanmoins, je me demande si cela est bien réel car la bille (ou le photon) a une vitesse définie v (ou c) sur le chemin du vecteur résultant. Mais dans le cas où la particule prend le chemin "jusqu'à Jupiter et retour", la longueur du chemin parcouru ne tient pas avec la vitesse de la particule sur le vecteur-résultat, d'où il découle la supposition (qui me semble fausse) qu'elle a une vitesse supérieure à v (ou c).

Z'Yeux ouverts (à part) :
- Ici le curieux désigne par "v" la vitesse moyenne du centre d'inertie de la particule dotée de masse, telle qu'un électron, vitesse conforme à ce qui a toujours été enseigné et vérifié en physique macroscopique. Le transactionniste rappelle que Jupiter est en moyenne à 43 minutes-lumière d'ici, entre 35 et 51 minutes selon la saison et l'année. D'où il résulte que quand Hawking fait de la vulgarisation, il se met en grosse contravention avec les lois de la relativité.

American Professor Marmot (Un dirigeant de Physics Forum, anti-transactionniste) :
- Je crois qu'un livre que j'avais lu sur la QM (Mécanique Quantique) établissait que presque tous les parcours s'annulent l'un l'autre en probabilités, aussi rien de semblable ne peut exister.

Z'Yeux ouverts (à part) :
- Ce début de dialogue est à l'adresse https://www.physicsforums.com/threads/feynman-paths-and-double-slit-experiment.513139/. Aucun des anti-transactionnistes ne relève le vocabulaire contradictoire "trajet du vecteur".
Pour le lecteur curieux, on va insérer ici trois figures extraites du cours de Feynman à Caltech, nous ne les critiquerons qu'ultérieurement (et il est difficile de lire une critique quand vous n'avez l'objet critiqué sous les yeux) :

Curieux
- Ainsi les particules qui vont jusqu'à Jupiter interfèrent avec elles-mêmes, mais ne vont pas à vitesse supérieure à v (ou c). C'est cela ?

Curieux
- Si je suppose que tous les chemins impliquant une vitesse supérieure à v (ou c) doivent être éliminés, il ne reste plus que le trajet direct. Mais alors ? Il ne devrait pas y avoir d'interférences ? Si ?

American Professor Marmot :
- Non, j'entends que les chemins possibles interfèrent entre eux à la façon de l'interférence dans l'expérience des deux fentes d'Young. Là où les interférences sont destructives il y a bien moins de chances que la particule passe par ce trajet, voire aucune chance.

Interruption du dialogue par z'Yeux ouverts : j'attire votre attention sur le fait que cet anti-transactionniste professeur Marmotte utilise des raisonnements de l'optique physique de Fresnel (1821), pour annoncer des statistiques sur le passage de petites billes. Telle est la contradiction au pouvoir depuis 1927.
Laissons-les reprendre :

Curieux
- Je ne suis pas bien sûr d'avoir compris votre réponse. Cela signifie-t-il qu'il y aurait certaines particules voyageant jusqu'à Jupiter et retour en conformité avec le schéma d'interférence ?

Z'Yeux ouverts :
- Vous êtes en train de rêver avec des rêves, rien de mieux. Le théoricien peut bien calculer un trajet aussi aberrant, mais au final la contribution résultante ne sera rien d'autre que nulle. Alors quel est l'intérêt d'exhiber des phrases magiques, quand le résultat réel est nul ?
Quand un photon est émis par un émetteur, son histoire commence, vue du laboratoire.
Quand un photon est absorbé par un absorbeur, son histoire se termine, vue du laboratoire.
Dans l'intervalle, il est étroitement tenu par les lois de l'optique physique (les équations de Maxwell), aussi longtemps que dure le transfert synchrone de l'émetteur à l'absorbeur. Cela ne laisse guère de place pour les fantaisies magiques et théoriques.
Plus surprenant est le bruit de fond avant qu'aucune transaction réussisse, mais hélas c'est au delà de la portée de la plupart des expérimentations. Toutefois l'espoir n'est pas nul : certains (Georges Lochak par exemple) revendiquent avoir mesuré que certains taux de désintégrations nucléaires dépendent de conditions externes. Restons dans l'attente d'une confirmation par d'autres expérimentateurs.

Curieux
- ... Dans ce chapitre, les différentes histoires de la particule sont prises comme argument pour expliquer que l'Univers a une infinité d'histoires, et peut-être une infinité de futurs. Et les auteurs disent que c'est très important de comprendre cela, pour comprendre les chapitres suivants.
Sinon, ce livre de Hawking et Mlodinow, c'est de la science-fiction ?

American Professor Marmot :
- D'après ma lecture rapide du fil, le but est de vous faire comprendre les intégrales de chemin de Feynman. A moins d'avoir des capacités de communications extraordinaires, tenter d'expliquer ce principe est presque impossible sur un public tel que celui de ce forum. Essayez ce lien qui donne une introduction aux intégrales de chemin de Feynman, http://scitation.aip.org/getpdf/ser...d=CPHYE2000012000002000190000001&idtype=cvips

Z'Yeux ouverts :
- Ce travail fameux de Feynman réinventait la roue, mais en moins pratique, avec des monceaux de fatigue mathématique inutile. Pour un américain arrogant, ce qui n'est pas publié en anglais n'existe pas. Aussi Feynman ignorait tout du caractère périodique de tout quanton qui a une masse, et ses deux fréquences caractéristiques : la fréquence de Broglie pour tous, mc²/h, prouvée en 1924 mais publiée en français, et la fréquence électromagnétique de Dirac et Schrödinger 2mc²/h pour les fermions, prouvée en 1930, mais publiée en allemand. Ce fait, la fréquence intrinsèque de Broglie réduit drastiquement les chemins alternatifs à explorer mathématiquement, là où il deviennent non-physiques, car les interférences deviennent destructives.
Correction : en fait si, il y a bien une fréquence dans ce texte de Feynman réexpliqué par , mais elle est énormément inférieure, non relativiste, non intrinsèque :

This fundamental and underived postulate tells us that the frequency f with which the electron stopwatch rotates as it explores each path is given by the expression : f=(KE−PE)/h

Où KE dénote l'énergie cinétique et PE l'énergie potentielle. Avec cet outil inapproprié, Feynman explore des chemins bien plus larges que nécessaire, beaucoup plus larges et tortueux que les chemins physiques réels.

American Professor Marmot :
- Il semble que vous avez un problème avec Feynman et son travail, et non avec le fait qu'il soit correct ou pas.
...

Observation z'Yeux ouverts : par la suite de la discussion, jamais aucun des anti-transactionnistes n'aura remarqué l'apparition de ces mots-clés, trop étrangers à leur catéchisme : "transfert synchrone de l'émetteur à l'absorbeur, bruit de fond, transaction". Nous faisons d'ores et déjà une toute autre physique qu'eux, et eux ne s'en aperçoivent jamais ; trop arrogants dans la posture de "Nous les initiés qui savons", trop imbus de leur supériorité intrinsèque de meute sur le restant du monde, méprisé à titre de "la plèbe des profanes qui ne savent pas". Les anti-transactionnistes préfèrent se réfugier dans l'attaque à la personne, à outrance, et dans la répression, elle aussi à outrance.

Le lecteur peut aller vérifier de plus près la discussion originelle, et la montée de la violence et de la mauvaise foi contre le savanturier bientôt banni, à l'adresse https://www.physicsforums.com/threads/feynman-paths-and-double-slit-experiment.513139/

Ce qu'il y a de grave dans cette querelle, est que la situation est expérimentalement très connue, c'est celle que nous pratiquons dans tous les oscilloscopes cathodiques, tous les tubes radar ou TV cathodiques, tous les microscopes électroniques, dans l'afficheur "œil magique" des récepteurs radio à lampes de mon enfance, dans tous les graveurs de circuits intégrés, les microsondes de Castaing, les MEB ou microscopes électroniques à balayage, etc. Aucun de ces dispositifs ne pourraient fonctionner avec le conte de fées de Hawking et Mlodinow. Voici un des appareils de démonstration en classe du principe de l'oscilloscope cathodique, utilisable pour mesurer le rapport q/m de l'électron, par sa déviation par un champ électrostatique :

démonstration champ électrique sur électron

Dans tous les manuels de physique de terminale, vous avez une photo de cette déviation avec appareil allumé.
Quant à la déviation des rayons cathodiques par un champ magnétique, ici constant, voici :

Le faisceau d'électrons est dévié selon un arc de cercle exactement dans le même sens de rotation que celui du courant électrique dans les bobines inductrices.

Ici plus de détails sur le canon à électrons dans l'ampoule d'hydrogène raréfié :

Dans un microscope électronique, les lentilles sont magnétiques car avec elles on peut obtenir moindrement d'aberrations optiques qu'avec des lentilles électrostatiques ; leurs champs sont inclinés par rapport à l'axe de propagation, alors que dans la photo ci-dessus, la vitesse initiale et le champ sont coplanaires pour avoir une trajectoire circulaire et non hélicoïdale. Dans un microscope électronique, où les champs sont hétérogènes le long de l'axe, les lentilles magnétiques obtiennent des trajectoires approximativement hélicoïdales mais selon des génératrices convergentes. Aussi quand on change le grandissement ou la mise au point, toute l'image tourne sur l'écran. Cela ne dérange guère les biologistes qui sont le plus gros du marché de la microscopie électronique puissante, mais c'est beaucoup plus gênant pour les métallurgistes qui sont amenés à étudier des textures de laminage, ou de forgeage, que de n'avoir aucun goniomètre à leur disposition sur le microscope.
Plus loin dans la discussion très envenimée, un des caciques se met à hurler contre les exemples donnés de diffraction électronique dans un cristal ou dans une poudre polycristalline :

Ceci est un appareillage destiné à faire une démonstration de diffraction électronique devant la classe. La cible traversée est polycristalline, avec sensiblement toutes les orientations représentées. Le faisceau électronique est trop large pour des mesures cristallographiques fines, mais il leur fallait illuminer une aire appréciable de la cible métallique. Ce qui est minimisé par ce dispositif sont le prix, le danger, l'encombrement, comparativement à une installation professionnelle de radiocristallographie par rayons X.

Encadré : Comment prononce-t-on "Debye" ? Cela dépend si on considère qu'il est né néerlandais, sous la graphie Debije, que l'on prononce comme Débeillé, ou qu'il est mort américain, et on prononce Dibaille.
Peter Joseph Wilhelm Debye (né Petrus Josephus Wilhelmus Debije 24 mars 1884 à Maastricht - 2 novembre 1966 à Ithaca, New York, États-Unis) fut un physicien et chimiste néerlandais. Il est lauréat du prix Nobel de chimie de 1936

American Professor Marmot :
- Ce que vous décrivez n'a rien à voir la QM d'aucune sorte, quand on travaille avec des électrons libres, la plupart des phénomènes ressortissent de la description CLASSIQUE !

Z'Yeux ouverts :
- Mhouais. Voici des diffractions électroniques réalisées sur un microscope électronique par transmission. Ici ce sont des diffractogrammes Laue (Max von Laue, 1879-1960), obtenus en amenant la cristallite ou l'inclusion au centre du faisceau, en diaphragmant dessus, puis en changeant la mise au point vers l'infini, et en modulant la tension d'accélération pour moduler la longueur d'onde des électrons, car on n'est pas maîtres de l'orientation du cristal, contrairement à un dispositif de diffraction sur poudres ou cristal tournant :

$Diffractogramme Laue, phyllite$
On peut lire que ces diffractogrammes sont obtenus par Gastuche et De Kimpe, ici sur des matériaux argileux, de symétrie sensiblement hexagonale.
A l'INSTN, nous avions obtenu des diffractogrammes similaires sur des inclusions de carbure (symétrie cubique) dans un acier, en lame mince.

Ces anti-transactionnistes n'ont jamais réussi à démontrer que ces diffractogrammes, qui reposent sur les propriétés ondulatoires de chaque électron, pourraient bien être "classical". Les petits chefs de a meute ont donc banni celui qui ne croyait pas à leur catéchisme. C'est plus simple quand on interdit de parole celui qui n'est pas d'accord avec les croyances des chefs de la meute.

La guerre est affrontement de volontés. Nos soldats dans l'Adrar des Ifoghas en savent quelque chose. En principe la science c'est tout le contraire : coopération des intelligences, par delà les distances géographiques, par delà les distances culturelles, par delà les croyances et affectivités, par delà les générations. Là cette tribu (localement physicsforum.com) et bien d'autres encore ont fourni les preuves que l'affrontement des volontés, la guerre, demeurent ce qui tient lieu de débats scientifiques, or cela dure comme cela depuis... Depuis décembre 1926, l'affrontement du plus combatif contre le moins combatif, Niels Bohr contre Erwin Schrödinger. Voir le récit par Werner Heisenberg : http://citoyens.deontolog.org/index.php/topic,1141.0.html

Revenons aux besoins élémentaires du lecteur curieux, non spécialiste en physique.

Professeur Marmotte :
- Il s’agit de la limite atomique, dont je vais vous rappeler quelques grandeurs fondamentales :
La constante d’Avogadro-Ampère : six cent deux mille milliards de milliards d’unités moléculaires dans une mole. Par exemple six cent deux mille milliards de milliards de molécules d’eau H₂O dans 18 g d’eau. J’ai laissé tomber des décimales.

Le quantum d’action par cycle découvert par Max Planck (1858 - 1947) :
h = hbar = 6,6260755 . 10^-34 joule.seconde/cycle = 1,05457266 . 10^-34 joule.seconde/radian.
Pour la commodité de la frappe, la notation E-34 que l'on va utiliser par la suite, présente sur plusieurs calculatrices, désigne la puissance -34 de 10, soit un dix-millionième de milliardième de milliardième de milliardième (de joule.seconde/radian, ici).

Z'Yeux ouverts :
- Pour la clarté, vous pouvez remplacer la dernière unité par celle du moment angulaire : kg.m/s ^ m, étant entendu que l’on multiplie là deux longueurs perpendiculaires entre elles, où la seconde longueur est un bras de levier, ou autrement dit ce qui compte est la projection extérieure du bras de levier sur la quantité de mouvement ; c'est là un produit extérieur, maximisé quand les facteurs sont des vecteurs perpendiculaires entre eux. h est donc un quantum de bouclage, alors que l’action maupertuisienne (Pierre Moreau de Maupertuis 1698-1759) est une circulation de la quantité de mouvement, produit intérieur de vecteurs (maximum quand ils sont colinéaires, quand l'un est exactement sa projection intérieure sur l'autre). Une différence de nature irréductible.
On est ici obligés de préciser que le symbole "^" désigne un produit extérieur. Le lecteurs de livres français sont trompés à ce sujet, car les auteurs français squattent ce symbole pour désigner leur "produit vectoriel", qui ne respecte ni la physique ni les mathématiques. Le produit extérieur de deux vecteurs est un tenseur antisymétrique de second ordre, ce que pour les besoins de l'enseignement j'ai désigné plus brièvement en "gyreur". Dans les livres anglo-saxons ou allemands, leur "produit vectoriel" est noté par une croix, ou cross product en anglais.

Harceleur Marmotte :
- Ignorant ! Hérétique ! Ce krank s'imagine qu'en analyse dimensionnelle, deux quarts de tour font un demi-tour ! Liguons nous tous pour le faire bannir de tous les serveurs de Usenet !

Z'Yeux ouverts :
- Rappel : cette marmotte-là ("YBM", ou l'YBMonde n'YBMitrailleuse), n'est pas physicien, et ignore tout de l'analyse dimensionnelle en physique. Il s'imagine que la physique, c'est juste un appentis annexe aux mathématiques qu'il avait apprises il y a longtemps.

Nous n'adhérons pas à ces errements, devenus traditionnels. Voici quelques grandeurs qui ne sont pas vectorielles mais gyratorielles : le moment d'une force, un moment angulaire, un spin, une vitesse angulaire, un champ magnétique B, un moment magnétique...
La suite du cours sur la syntaxe géométrique de la physique est sur le wiki : http://deontologic.org/geom_syntax_gyr

Suite des grandeurs de la limite atomique :

Professeur Marmotte (une autre instance du professeur Marmotte, plus civilisé) :
- Célérité de la lumière :
c = 299 792 580 m/s.

Ordres de grandeur : la Lune est à 1,28 seconde-lumière de la Terre, le Soleil est à 499 secondes-lumière au maximum, soit huit entre minutes et huit minutes et vingt secondes environ. Jupiter est en moyenne à 2596 secondes-lumière d'ici; soit quarante trois minutes-lumière.

Charge du proton :
1,60219 E-19 C.
Pour la commodité de la frappe, la notation E-19, présente sur plusieurs calculatrices, désigne la puissance -19 de 10. « C » désigne le coulomb, unité de charge électrique.

Quand j'étais minot, la définition de l'ampère et du coulomb était électrochimique, était basée sur le poids d'un dépôt d'argent électrodéposé. Il faut donc un total de six milliards et deux cent quarante deux millions de milliards d'ions argent (ou tout autre ion monovalent) pour transporter un coulomb.

Masse du proton :
1,67265 E-27 kg.
Pour la commodité de la frappe, la notation E-27, présente sur plusieurs calculatrices, désigne la puissance -27 de 10.

Masse de l’électron :
9,1093897 E-31 kg

Z'Yeux ouverts :
- Longueur d’onde correspondant à la masse de l’électron (dite longueur Compton par les américains, presque pas chauvins ni arrogants) :
lambda = h/mc : 2,426309 E-12 m
Son inverse, ou vecteur d'onde intervient dans les réactions entre électrons et photons gamma.

Diamètre d’un atome d’hydrogène : environ 0,11 nm (onze nanomètres, ou 1,1 ångström). C’est intrinsèquement flou.

Voici une image de la densité de l'électron dans son état fondamental autour du noyau d'hydrogène, réduit à un seul proton :
atome d'hydrogène

Cette densité d'électron est le carré de l'amplitude de l'onde solution de l'équation de Schrödinger. Carré ou pas, c'est toujours une fonction exponentielle du rayon : exp(-r/r₀) ou exp(-2r/r₀) pour son carré, le maximum étant atteint à la distance zéro, c'est à dire sur le noyau même.

Le lecteur aura remarqué la symétrie sphérique, la grande taille et le flou de cet électron. Alors que les images et vidéos de vulgarisations qui vous sont familières présentent une petite planète orbitant autour d'un astre central. Or la trajectoire d'une planète est une spire, qui n'a en rien les symétries d'une sphère, a fortiori d'une sphère floue. C'est là une contradiction majeure de l'idéation corpusculariste. Vu de l'extérieur, les propriété chimiques de l'atome d'hydrogène sont celle de cet électron, captif d'un ion central H⁺. Attention, ce n'est que dans l'espace interstellaire que l'on trouve de l'hydrogène à l'état atomique. Dans les bouteilles et au laboratoire vous ne rencontrerez à l'état gazeux que la molécule de dihydrogène, H₂, et c'est immédiatement beaucoup plus compliqué à décrire et à dessiner. Nous verrons plus loin la carte électronique d'une molécule de diazote, N₂.

Professeur Marmotte :
- Honte sur la perfidie de ce savanturier à l'esprit farfelu ! Au lieu de vous dire comme nous le lui avions appris "probabilité de présence de l'électron", il a écrit "densité de l'électron" ! Autrement dit, au lieu de dénier l'onde comme nous le lui avons appris, il la conforte, et à la place il désavoue les aspects corpusculaires ! Alors que nous avions complètement vaincu Erwin Schrödinger et son onde en septembre 1927 ! Quelle honte et quel esprit farfelu !

Curieux
- Appliquons votre discipline scientifique : cette figure résulte de quel protocole expérimental ? Vous avez mesuré cela comment ?

Z'Yeux ouverts :
- Aucune expérience directe n'est possible. En électrostatique macroscopique, il serait possible de placer une petite charge d'épreuve à différentes distances du centre de charge, et mesurer localement le champ. Il est impossible de placer un petit corps d'épreuve autour du proton comme on le ferait en électrostatique macroscopique. Il n'y a là que la réalisation par le calcul, qui dans ce cas simple est possible jusqu'au bout, de l'équation de Schrödinger pour l'électron lié. Voici la valeur de la solution pour l'état de base :

$LaTeX: R_{1 0} = (\frac{Z}{a_0})^{\frac{3}{2}}.2e^{- \frac{\rho} {2}$

Mais on a de très nombreuses preuves indirectes de la validité de ce genre d'images de densité électronique de la sorte dans les atomes, molécules et cristaux : compressibilité du cristal, dilatation thermique, fréquences de vibrations des molécules gazeuses capables de se coupler avec un photon infrarouge et de l'absorber ou le ré-emettre, prédictions des propriétés des molécules de colorants, etc. Donc quant au principe, il n'y a plus de chances de s'être trompés.

Professeur Marmotte (une autre instance du professeur Marmotte) :
- L'atome immédiatement plus compliqué est l'hélium : deux électrons, et dans le noyau deux protons et deux neutrons. Lui aussi est représenté dans son état standard, non excité, qui lui aussi est de symétrie sphérique. Il ne se lie dans aucune molécule, mais peut se glisser en interstitiel dans de nombreux métaux et roches. Les deux électrons sont dans le même état de base, de symétrie sphérique, ils ne diffèrent que par le spin : leurs spins sont opposés, et à eux deux ils forment une paire de spin total nul.

Hélium

Lire le préfixe : femto_, du suédois femton = quinze, désigne la puissance -15 de 10, autrement dit le millionième de milliardième.
Le pico_ est la puissance -12 de 10, autrement dit le millième de milliardième.
L'Å ou ångström est le dix-milliardième de mètre, ou dixième de nanomètre, ou encore cent picomètres.

Encore un artefact induit par les contraintes du dessin : le noyau d'hélium vous est développé à plat, avec des couleurs. Rien de semblable n'existe, rien qui soit à plat, ni avec des couleurs. La réalité d'un noyau alpha échappe aux efforts du dessinateur.

Voilà le genre d’objets dont s’occupe la quantique.

Z'Yeux ouverts :
- dite aussi microphysique.

Professeur Marmotte :
- Il n’y a guère qu’un seul type d’exceptions où ça déborde nettement vers la macrophysique : quand interviennent des troupeaux de bosons (particules de spin entier = h, donc volontiers grégaires, ainsi nommés car ils sont régis par la statistique de Bose et Einstein), qui se mettent tous dans le même état. Applications : les lasers, les masers, la supraconductivité, la superfluidité de l’hélium 4, l’astronomie interférentielle à large base.

Z'Yeux ouverts :
- Une autre semi-exception : tous les contacts électriques comme vous en avez partout dans votre voiture et dans votre appartement, ne peuvent fonctionner que par « effet tunnel », à savoir que la longueur d’onde de chaque électron de conduction, tel qu’il est à l’énergie de Fermi dans le métal, est plus grande que l’intervalle entre les deux conducteurs rapprochés, en quasi-contact approximatif, voire que la mince pellicule d’oxyde (invisible à nos yeux) qui recouvre chacun. Ah bien oui, un électron de conduction est bien plus grand que la distance entre atomes de cuivre ou d'argent ou d'or du contact conducteur. Aucun vulgarisateur vu à la télévision ne vous l'a jamais dit. Mais comment un sorcier des média pourrait-il vous éblouir de ses kakarakamouchems avec un phénomène aussi commun qu’un contact électrique ? Aussi les sorciers ne vous en parlent pas.

Une autre exception, celle qui permet toute l'électrotechnique, les moteurs électriques, les alternateurs et les transformateurs, ainsi que le magnétisme terrestre : le ferromagnétisme. Domaine voisin : le ferrimagnétisme qui permet les barreaux de ferrite dans vos récepteurs de radio, et les transformateurs miniatures des alimentations à découpage qui sont à présent partout dans votre maison. Là ce sont les spins des atomes de fer ou de certains alliages qui ont la bonne volonté de se mettre en troupeaux, tous dans le même équiplan et sens de rotation, dans des domaines assez grands pour avoir des effets macrophysiques.

Professeur Marmotte :
- Personne ne sait pourquoi les valeurs mentionnées plus haut sont celles-là et pas d'autres. Personne ne sait pourquoi tous les électrons ont exactement la même charge, et pourquoi celle-là. Personne ne sait pourquoi le quantum d'action de Planck vaut 6,6260755 E-34 joule.seconde, mais on a acquis la certitude que c'est bien une constante universelle et fondamentale.

Z'Yeux ouverts :
- Quantum de bouclage de Planck : 6,6260755 E-34 joule.seconde/cycle. L'action est un produit intérieur de deux grandeurs vectorielles : produit de la quantité de mouvement par le chemin parcouru, ou circulation de la quantité de mouvement. Alors que le moment angulaire est un produit extérieur, d'un bras de levier par une quantité de mouvement, aussi l'unité d'angle, de cycle ou de phase intervient dedans. Ce qui n'est pas le cas pour l'action de Maupertuis ni celle de Hamilton et Jacobi.

action versus moment angulaire

Pour faire un produit intérieur de deux vecteurs, on commence par faire la projection intérieure de l'un sur l'autre. Et le cosinus est une fonction paire. Le résultat n'a aucune orientation dans l'espace.

Pour faire un produit extérieur de deux vecteurs, on commence par faire la projection extérieure de l'un sur l'autre. Et le sinus est une fonction impaire, le sens de l'opération importe, il donne toujours un sens de rotation dans une direction de plan.

Il y a là un problème fondamental sur lequel pas grand monde ne s'est penché jusqu'à présent. Le piquant de l'histoire est qu'en 1924 Louis de Broglie avait appliqué la première définition à l'onde électronique le long d'une orbite de Bohr, et que deux ans plus tard, cela permit à Erwin Schrödinger de prouver que cette orbite de Bohr n'existait pas... Il reste du travail théorique à faire pour remettre tout ça d'aplomb.

Professeur Marmotte :
- C'est un scandale ! Ce savanturier de ruisseau n'en finit pas de dire le contraire de ce que nous enseignons tous ! Qu'on l'achève à la grenade !

Curieux
- Objection ! Vous avez encore écrit plein de mots nouveaux, là : "spin, ferrite, ferrimagnétisme, ferromagnétisme, photon, effet tunnel, énergie de Fermi'... Il conviendrait de tout expliquer.

Z'Yeux ouverts
- Objections recevables, mais je vais vous demander un peu de patience, car je constate qu'il va falloir rester un peu plus de temps sur l'atomistique. Il s'y manifeste que déjà là nous ne faisons plus du tout la même physique que les copenhaguistes anti-transactionnistes, et que nous ne vous présentons plus les mêmes diagrammes explicatifs, à partir pourtant des mêmes lois de stationnarité de l'onde électronique autour d'un noyau.

Professeur Marmotte :
- Mais ça c'est juste des préférences philosophiques futiles et sans importance ! L'important est que vous baissiez la tête et calculiez !

Z'Yeux ouverts
- J'interviens avant les calculs : sur les axiomes sémantiques et les axiomes physiques, avec le critère qu'ils doivent non seulement être économiques, et les vôtres ne sont guère économiques, mais aussi qu'ils collent de près à la réalité physique, là où vous défaillez gravement.

Professeur Marmotte :
- Commençons par un diagramme et un tableau de fonctions où nous ne divergeons pas encore, mais que le lecteur curieux ne connait pas encore. Voici les niveaux d'énergie spécifiques à l'atome d'hydrogène isolé (pas dans une molécule, pas dans la molécule de dihydrogène) :

Niveaux d'énergie de l'hydrogène atomique

Ce diagramme est tiré du Chpolski, Physique atomique tome 2, Ed. Mir 1978. Le niveau 1s est l'état fondamental, de symétrie sphérique, déjà illustré plus haut. Les niveaux 2s, 3s, 4s sont aussi de symétrie sphérique, mais avec respectivement deux, trois et quatre zones de phases disjointes, donc 1, 2 ou 3 surfaces sphériques de transition de phase à intensité nulle et densité nulle. Le niveau 2p n'a plus la symétrie sphérique, mais a un plan frontière de phase. Le niveau 3 p a simultanément une surface sphérique et un plan de frontière de phase. Le niveau 3d a deux plans frontières de phase. Je vous laisse compléter pour 4p, 4d, 4f, 5p etc. A mesure que les niveaux s'éloignent du fondamental, leurs différences énergétiques s'amenuisent, et de toutes manières plafonnent avec l'électron libre, à 13,53 eV au dessus de l'état le plus lié, l'état fondamental 1s.

Voici le tableau des fonctions mathématiques exactes pour les différentes ondes électroniques stationnaire de l'hydrogène selon les nombres quantiques n,l, m. La variable spin est omise à ce stade. Même source. La variable rayon est représentée par la lettre grecque sigma . Durant tout cet exposé d'atomistique on s'en tiendra à l'équation de Schrödinger de 1926, non relativiste, qui suffit qualitativement pour cette tâche, et reste très bonne quantitativement.

Solutions pour l'hydrogène

Il se confirme que le binôme 2- sigma a bien un zéro, que le trinôme 21 - 18 sigma + 2 sigma ² en a deux, etc.

Z'Yeux ouverts
- Mais pour le graphe suivant, ça se gâte. Les auteurs majoritaires, pour ne pas dire hégémoniques, ont codé la théorie corpusculiste de Born et Heisenberg au fer à souder dans le manuel d'enseignement, et ils ne graphent les fonctions solutions qu'après les avoir élevées au carré. On va donc devoir tout refaire.

Densité radiale

OK, on va refaire ces graphes, en s'en tenant à l'onde et non son carré, pour les états 2s, 3s, 3p, (4p, 4d, 5d, 5f, 6f ultérieurement). En bleu la densité spatiale ponctuelle, en rouge elle est multipliée par le carré du rayon, donnant la présence totale de l'électron à la distance mise en abscisse. Vous remarquerez l'énormité relative de l'étendue des états excités comparés à l'état fondamental.

Etat 2s hydrogène

Pour l'état 2s, la densité a un zéro à la distance deux fois le rayon de Bohr. Et la phase change de signe. 2s ==> deux zones de phase, une seule surface de séparation de phase.

Hydrogène état 3s

Dans l'état 3s, la densité présente deux zéros à respectivement 1,3775 et 7,6225 fois le rayon de Bohr.
3s ==> trois zones de phase, deux surfaces de séparation de phase.

Hydrogène, état 3p

Dans l'état 3 p, le zéro est à la distance six fois le rayon de Bohr. Et en plus la densité est séparée en angle en deux lobes, séparés par un plan de densité nulle.

3p ==> quatre zones de phase, séparées par deux surfaces de séparation de phase, perpendiculaires entre elles.

En fac, ils vous ont soigneusement caché tout cela, car ces ondes stationnaires si bien caractérisées, ça ne cadre vraiment pas avec "probabilité d'apparition du corpuscule farfadique et poltergeist".

Professeur Marmotte :
- Pour compléter ces quelques rudiments d'atomistique, il vous faut apprendre de plus que pour des atomes plus lourds, les noyaux étant plus chargés, les états fondamentaux sont plus resserrés vers le noyau, et de loin, aussi le restant du monde ne discerne guère que les électrons les plus périphériques. Très vite les raies d'émission concernant les couches les plus profondes sortent du domaine optique pour aller vers l'ultraviolet puis le domaine X. C'est la loi de Moseley, publiée en 1913, reliant le numéro atomique Z aux fréquences des raies K alpha (et secondairement les raies L alpha et K beta ) pour chaque élément. k₁ et k₂ sont des constantes dépendant du type de raie.

Enrôlé volontaire, Henry Moseley fut tué le 10 août 1915 dans l'expédition désastreuse aux Dardanelles.

Complétons avec une mise en forme rapide des règles qui président à la table des éléments de Mendéléiev.

Hydrogène et Hélium : une seule couche composée d'une seule sous-couche, qui peut avoir au plus deux électrons. Pourquoi deux ? Parce que le spin n'a que deux états, et que deux électrons n'occupent jamais le même état simultanément.

Chaque sous-couche suivante peut accueillir quatre électrons de plus que la précédente grâce à des finesses angulaires nouvelles, soit 2, 6, 10, 14, 18, et on ne va pas plus loin car les noyaux pour aller plus loin, on ne les a pas. La seconde couche plafonne donc à huit électrons dans ses deux sous-couches : Lithium, Béryllium, Bore, Carbone, Azote, Oxygène, Fluor et Néon.

La troisième couche commence par accueillir à son tour huit électrons dans ses deux premières sous-couches : Sodium, Magnésium, Aluminium, Silicium, Phosphore, Soufre, Chlore et Argon. Puis vient une surprise, au lieu de remplir la troisième sous-couche de dix électrons, c'est la quatrième couche qui se remplit, par sa première sous-couche sphérique à deux électrons maxi, ce qui donne un alcalin : le Potassium puis l'alcalino-terreux Calcium. Alors seulement se remplit la 3e sous-couche de la 3e couche, ce qui donne dix métaux "de transition" : Scandium, Titane, Vanadium, Chrome, Manganèse, Fer, Cobalt, Nickel, Cuivre et Zinc.

Après seulement reprend le remplissage normal de la seconde sous-couche de la couche 4 : Gallium (sous l'Aluminium), Germanium (sous le Silicium), Astate, Sélénium, Brome, Krypton. Cela fait bien six éléments. Et la bizarrerie reprend avec la première sous-couche de la couche 5 : Rubidium, Strontium, puis dix métaux de transition, etc. Avec en plus dans la cinquième période à partir du numéro 57 quatorze lanthanides ... Tout cela selon que c'est plus cher ou moins cher en énergie de garnir telle sous-couche théorique.

Z'Yeux ouverts
- Voici un tableau récapitulatif de l'occupation des couches et sous-couches électroniques dans le tableau périodique de Mendéléïev, pour les éléments dans leur état stable en vapeur non ionisée.

Elément et numéro atomique			Numéros atomiques principal et secondaire
		n =	1	2		3			4				5					6			7
		l =	0	0	1	0	1	2	0	1	2	3	0	1	2	3	4	0	1	2	0
1	H		1
2	He		2
3	Li		2	1
4	Be		2	2
5	B		2	2	1
6	C		2	2	2
7	N		2	2	3
8	O		2	2	4
9	Fe		2	2	5
10	Ne		2	2	6
11	Na		2	2	6	1
12	Mg		2	2	6	2
13	Al		2	2	6	2	1
14	Si		2	2	6	2	2
15	P		2	2	6	2	3
16	S		2	2	6	2	4
17	Cl		2	2	6	2	5
18	A		2	2	6	2	6
19	K		2	2	6	2	6		1
20	Ca		2	2	6	2	6		2
21	Sc		2	2	6	2	6	1	2
22	Ti		2	2	6	2	6	2	2
23	V		2	2	6	2	6	3	2
24	Cr		2	2	6	2	6	5	1
25	Mn		2	2	6	2	6	5	2
26	Fe		2	2	6	2	6	6	2
27	Co		2	2	6	2	6	7	2
28	Ni		2	2	6	2	6	8	2
29	Cu		2	2	6	2	6	10	1
30	Zn		2	2	6	2	6	10	2
31	Ga		2	2	6	2	6	10	2	1
32	Ge		2	2	6	2	6	10	2	2
33	As		2	2	6	2	6	10	2	3
34	Se		2	2	6	2	6	10	2	4
35	Br		2	2	6	2	6	10	2	5
36	Kr		2	2	6	2	6	10	2	6
37	Rb		2	2	6	2	6	10	2	6			1
38	Sr		2	2	6	2	6	10	2	6			2
39	Y		2	2	6	2	6	10	2	6	1		2
40	Zr		2	2	6	2	6	10	2	6	2		2
41	Nb		2	2	6	2	6	10	2	6	4		1
42	Mo		2	2	6	2	6	10	2	6	5		1
43	Te		2	2	6	2	6	10	2	6	6		1
44	Ru		2	2	6	2	6	10	2	6	7		1
45	Rh		2	2	6	2	6	10	2	6	8		1
46	Pd		2	2	6	2	6	10	2	6	10		__
47	Ag		2	2	6	2	6	10	2	6	10		1
48	Cd		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2
49	In		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	1
50	Sn		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	2
51	Sb		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	3
52	Te		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	4
53	I		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	5
54	Xe		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	6
55	Cs		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	6				1
56	Ba		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	6				2
57	La		2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	6	1			2
58	Ce		2	2	6	2	6	10	2	6	10	2	2	6				2
59	Pr		2	2	6	2	6	10	2	6	10	3	2	6				2
60	Pr		2	2	6	2	6	10	2	6	10	4	2	6				2
61	Pm		2	2	6	2	6	10	2	6	10	5	2	6				2
62	Sm		2	2	6	2	6	10	2	6	10	6	2	6				2
63	Eu		2	2	6	2	6	10	2	6	10	7	2	6				2
64	Gd		2	2	6	2	6	10	2	6	10	7	2	6	1			2
65	Tb		2	2	6	2	6	10	2	6	10	9	2	6				2
66	Dy		2	2	6	2	6	10	2	6	10	10	2	6				2
67	Ho		2	2	6	2	6	10	2	6	10	11	2	6				2
68	Er		2	2	6	2	6	10	2	6	10	12	2	6				2
69	Tm		2	2	6	2	6	10	2	6	10	13	2	6				2
70	Yb		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6				2
71	Lu		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	1			2
72	Hf		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	2			2
73	Ta		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	3			2
74	W		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	4			2
75	Re		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	5			2
76	Os		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	6			2
77	Ir		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	7			2
78	Pt		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	8			2
79	Au		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10			1
80	Hg		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10			2
81	Tl		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10			2	1
82	Pb		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10			2	2
83	Bi		2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10			2	3

		n =	1	2		3			4				5					6			7
		l =	0	0	1	0	1	2	0	1	2	3	0	1	2	3	4	0	1	2	0

On a arrêté le tableau au dernier élément ayant des isotopes stables, le Bismuth. Au delà tous les noyaux sont tous plus ou moins instables. Le lecteur a constaté qu'en s'arrêtant là, les colonnes 5_3, 6_2 et 7_0 sont encore vides. La sous-couche 7s ou 7_0 commence au Francium (n° 87) qui est un alcalin, la 6d ou 6_2 commence à l'Actinium (n° 89), métal de transition comme le Scandium et l'Ytterbium, et la sous-couche 5f ou 5_3 commence au Protactinium, n° 91, métal d'une série homologue des lanthanides.
La sous-couche à 18 positions d'électrons 5 g ou 5_4 n'a pas encore été rencontrée dans les états électroniques stables, bien qu'on la rencontre dans des état excités, et donc dans des raies observées par les spectroscopistes.

Ce tableau est recopié depuis Hume-Rothery et Raynor, op.cit. pp 14-16. On aura remarqué que les trois éléments métalliques donnant des métaux bons conducteurs, du groupe Ib, cuivre, argent et or, ont un seul électron en couche périphérique, respectivement 4s, 5s, 6s. Propriété conservée à l'état condensé métallique : un seul électron dans la bande de conduction par atome; et la bande de conduction n'est qu'à demi occupée, soit la condition idéale pour une bonne conduction électrique (et thermique aussi, du coup).

Curieux
- Dites ! Qu'il est pénible à lire, votre tableau !

Z'Yeux ouverts
- C'est bien pourquoi la chimie est une science si difficile et compliquée. De plus ce tableau d'orbitales colle à un état antérieur et primitif de la théorie, et ne peut tenir aucun compte des hybridations entre orbitales, qui seules peuvent prédire la symétrie tétraédrique du carbone, du silicium et du germanium.

Pour l'effet tunnel j'ai pourtant dit l'essentiel : dans un contact électrique, l'électron traverse de l'air et des oxydes isolants, parce qu'ils sont très minces, d'épaisseur de peu supérieure aux distances interatomiques dans le métal et nettement inférieure à la longueur d'onde de phase des électrons de conduction; l'onde électronique embrasse aisément des obstacles aussi minces. Pourquoi ce mot de "tunnel" ? Comme si un tunnel était creusé sous la montagne qu'est la barrière de potentiel, permettant quelque peu son franchissement. Certes un mauvais contact électrique augmente l'impédance du circuit, et par conséquent chauffe plus que le reste ; il y a une différence de potentiel à payer pour franchir le contact, à intensité donnée.

J'ai aussi utilisé des notions et notations mathématiques qui ne sont pas celles couramment enseignées : projection extérieure, projection intérieure, produit intérieur, produit extérieur, équiplan. Je ne vais pas refaire ce cours ici, je vous renvoie au wiki où tout est expliqué : Geom_Syntax_Gyr à l'adresse http://deontologic.org/geom_syntax_gyr . Un équiplan est la classe d'équivalence des plans qui ont même direction de plan.

Retenez pour l'instant que ni le champ magnétique B, ni le moment angulaire, ni le moment d'une force, ni le spin ne sont des grandeurs vectorielles mais des grandeurs gyratorielles. Les grandeurs vectorielles ont une direction de droite, et un sens de déplacement le long de cette direction de droite, alors que les grandeurs gyratorielles ont une direction de plan, et un sens de rotation dans cette direction de plan. Leurs symétries sont opposées, et leurs comportements dimensionnels les opposent aussi. Il en résulte qu'il n'existe pas de monopôles magnétiques, le théorème des hérissons s'y oppose formellement : il est impossible de peigner intégralement une sphère à poils.

Niveau d'énergie de Fermi : Le niveau de Fermi est le niveau supérieur de tous les états occupés par les électrons d'un métal. Il est à 7 eV (au dessus du niveau le plus lié) pour le cuivre, 5,48 eV pour l'argent, 11,63 eV pour l'aluminium. Pour l'aluminium, la vitesse de Fermi, soit la vitesse de groupe de chaque électron de conduction dans le métal vaut 2,02 E6 m/s, ou 2 020 km/s, mesurée à la température ambiante. 6,7 millièmes de c, ce n'est pas ce qu'on appelle couramment une vitesse relativiste. Et la vitesse de phase est elle amplement supraluminique.

Curieux :
- Ça ne va pas, votre truc. J'ai quand même fait un peu d'électrotechnique, et je sais qu'aux densités de courant que nous pratiquons, un électron ne va pas plus vite qu'une dizaine de micromètres par seconde !

Z'Yeux ouverts :
- Tout à fait, c'est sa vitesse moyenne, à force de rebondir d'obstacle en obstacle. Précisons de plus que dans les métaux, les électrons de conduction sont ceux à l'énergie la plus élevée, les moins liés à chaque ion métallique du cristal

Curieux :
- Et c'est quoi qui fait ainsi rebondir ces électrons comme une bille de flipper ?

Z'Yeux ouverts :
- Là ça va nous mener loin. Trop loin ? Les atomes d'impuretés qui dérangent le bel ordonnancement du cristal parfait, les dislocations, les fréquents joints de grains, et surtout les phonons, ces agitations quantifiées du cristal, selon la température.
Le grand public n'a guère d'idées sur les arrangements cristallins, voici donc une image d'un hexagonal compact présenté comme empilement de billes dures, c'est le réseau du zinc, du cadmium, du béryllium, du magnésium, du titane :

Le plan de la figure est un plan compact : il présente le plan hexagonal où les "billes" occupent le plan au mieux. Les rangées horizontales et à 60° sont des directions compactes.
En hexagonal compact, la succession des plans compacts est ababab, etc. Mais de nombreux métaux ont une autre séquence compacte, de symétrie plus élevée, dite "cubique à faces centrées" ou cfc, où la séquence des plans compacts est abcabcabc, etc. C'est le cas de tous les métaux bons conducteurs : or, argent, cuivre, aluminium, mais aussi du nickel, du platine, du strontium, et aussi du fer entre 910°C et 1360°C, et des aciers inoxydables au nickel, austénitiques.

Ces dessins ont certainement dus à William Hume-Rothery, et sont parus dans The structure of Metals and Alloys publié par The Institute of Metals.

Le cobalt est volontiers indécis entre l'empilement hexagonal et le cubique à faces centrées, et peut présenter toutes les variantes mixant le ababab et le abcabcabc.
Enfin de nombreux métaux cristallisent selon une structure moins compacte, dite cubique centrée : tous les alcalins, le fer au dessus de 1400°C et en dessous de 914°C (mais c'est très spécial : c'est parce qu'il est ferromagnétique à basse température), le vanadium, le niobium, le tantale, le chrome, le molybdène, le tungstène, le baryum...

Tous ces dessins en billes dures sacrifient à la commodité du dessin. En réalité chaque atome déforme et attire les nuages électroniques de ses voisins, et ces nuages électroniques forment bien un continuum tridimensionnel. En revanche l'image que ces dessins donnent des espaces et sites interstitiels est plutôt honnête, assez fiable.

Curieux :
- Et encore des mots nouveaux ! Dislocations, phonons, joints de grains ?

Professeur Marmotte :
- On va déjà combler le retard : le ferromagnétisme c'est quand tous les spins célibataires se mettent d'accord pour avoir tous la même orientation dans un domaine magnétique.
En ferrimagnétisme, il y a une population majoritaire et une population minoritaire qui ont des spins opposés. La population majoritaire gagne en grand. Le ferromagnétisme se rencontre dans le fer et certains alliages, le ferrimagnétisme dans des oxydes et céramiques, dont la magnétite Fe₃O₄.

Z'Yeux ouverts :
- Et du point de vue du métallurgiste un point est très important : à la température ambiante, le fer est magnétisé à mort, mais dans des petits domaines qui se bouclent et se compensent les uns les autres. Il y a des directions de facile aimantation selon le cristal, et on a photographié (toujours en micrographie électronique par transmission) un rubannage d'alternance entre deux directions faciles, chacune approchant celle imposée de l'extérieur. En macroscopique comme on le fait en constructions électrotechniques, ce sont les parois des domaines magnétiques dans le métal qui se déplacent pour répondre à la sollicitation magnétisante externe. Seul le ferromagnétisme explique que le fer à basse température soit cubique centré, qui normalement est une phase de haute température, moins compacte que le cubique à faces centrées.

Curieux :
- Pourtant le point de Curie du fer pur est de 770°C, bien inférieur à la transition de fer gamma à alpha, qui se produit à 914°C. Un écart de 144° ! Comment expliquez vous cette lacune dans votre explication ?

Z'Yeux ouverts :
- Le point de Curie est une manifestation en masse, constatable par nous : les parois de Néel ou de Bloch entre domaines magnétiques (de Weiss) ne bougent plus spontanément en dessous du point de Curie. Entre 770 °C et 914°C, elles sont mouvantes et fluctuantes, et ne se manifestent plus par un magnétisme macroscopique, mais cela suffit à stabiliser la phase alpha ; encore que la cinétique de cette transformation du fer gamma en alpha soit lente, dépendante de la migration du carbone interstitiel, ce qui permet la trempe de l'acier, dans de très nombreuses variantes.

Z'Yeux ouverts :
- Dislocations, phonons, joints de grains ?
Commençons par parler des impuretés, car quand vous achetez du cuivre pour sa conduction électrique, vous le payez bien plus cher que du cuivre à tuyaux d'eau ou de gaz, pour avoir une haute pureté, et très très peu d'oxygène interstitiel. Ce cuivre de conduction est spécialement désoxydé. Les électrons de conduction sont les moins liés, les plus libres. Les métaux bons conducteurs sont très peu nombreux, ce sont ceux à un seul électron de conduction par atome, soit l'or, l'argent, le cuivre, l'aluminium. tandis que le lithium, le sodium et le potassium sont très mous et inflammables, donc inutilisables.

Les autres imperfections du cristal sont elles aussi défavorables à la conduction. Les joints de grains sont les frontières entre cristaux ; en effet nos métaux d'usages techniques sont polycristallins.

Seule l'échelle relative est respectée à la reproduction. Extrait du Traité de métallurgie structurale, de DE SY et VIDTS.

Le plus souvent les grains ou cristaux élémentaires sont d'une taille de l'ordre du micron à la dizaine de microns, donc souvent en dessous de ce que sépare un microscope optique. Par recuit on peut faire grossir le grain : le grain le plus parfait grossit aux dépens des moins parfaits, car le bon cristal a une énergie plus faible que le mauvais cristal. L'image qui suit est une métallographie électronique par transmission dans une lame mince.

Extrait de Métallurgie Générale, par Bénard, Michel, Philibert et Talbot.

L'aluminium de bonne pureté, celui qui résiste bien à la corrosion grâce à la qualité de sa couche d'alumine adhérente, mais est trop mou pour la plupart des usages techniques sauf la conduction, a des grains de l'ordre du demi-millimètre, que l'on voit se déformer tous différemment lors d'un essai de traction. Enfin certains cristaux métalliques sont largement visibles à l'œil nu par chacun : ce sont ceux du mince revêtement de zinc des barrières métalliques électrozinguées que les municipalités ou la police municipale placent parfois pour canaliser les piétons, ou sur de nombreux pylônes d'éclairage urbain, ou ceux de signalisation automobile. Cette photographie, chacun de vous peut la faire.

Lorsqu'on sollicite un métal dans le domaine plastique, il se déforme par création et circulation de dislocations, qui sont des défauts linéaires dans le cristal. En voici un modèle à rouleaux,

puis une micrographie électronique par transmission dans un alliage type duralumin.

Dislocations par transparence

Les dislocations-coins sont l'extrémité d'un plan existant à droite mais pas à gauche (ou en bas mais pas en haut).

Les dislocations-vis sont comme un escalier en colimaçon.

Un métal écroui (ayant subi une déformation plastique à froid) présente une moins bonne conductivité qu'un métal recuit. Contrairement à ce qui se passerait si vous broyiez du granite, les cristaux d'un métal polycristallin demeurent liés entre eux en déformation plastique, l'état métallique et la liaison métallique se maintiennent à travers les joints de grains ; la liaison métallique est une liaison très peu orientée.

Curieux :
- Faites comme si nous ne savions pas ce qu'est une liaison métallique, s'il vous plait ! Rappelez-nous cela.

Z'Yeux ouverts
- Il y a trois sortes de liaisons chimiques fortes, et deux plus faibles.

La liaison électrostatique est la plus simple à comprendre, c'est celle qui lie les anions Cl^- et les cations Na⁺ dans le cristal de sel de cuisine NaCl. Ou qui lie le cation Ca⁺⁺ à l'anion SO₄^--dans la molécule CaSO₄, présente en quantité non négligeable dans l'eau de mer, solution ionique forte.
La liaison covalente, présente dans le diamant et dans toutes les liaisons carbone-carbone dans les molécules de notre corps, est due à la mise en commun par deux atomes voisins, d'une paire d'électrons de spins opposés, et donc de moments magnétiques opposés. Elle est aussi responsable des molécules gazeuses de notre atmosphère, diazote, dioxygène, ou la molécule dihydrogène, des macromolécules du soufre fondu, etc. Ce sont des liaisons orientées dans l'espace, par exemple quatre liaisons en orientation tétraédrique pour le carbone.
La liaison métallique est au contraire pas ou très peu orientée. Les atomes métalliques retiennent mal leurs électrons les plus périphériques, ceux dont l'énergie est la plus élevée, qui sont donc partagés par tout le corps, cristallin ou amorphe. Les ions métalliques s'entassent dans un ordre le plus compact possible, de préférence hexagonal compact ou cubique à faces centrées, mais aussi cubique centré selon les orbitales et valences disponibles, tandis que le gaz commun d'électrons est assez mobile pour conduire le courant électrique, conduire la chaleur, réfléchir la lumière, etc.
Surtout dans les molécules et macromolécules organiques, on rencontre la liaison hydrogène, due à la mise en commun d'un proton H⁺. Elle est responsable de la résistance du collagène de notre peau ou de nos os, du cuir, et du polyamide. Elle est aussi responsable des propriétés fort "anormales" de l'eau liquide et de la glace, ou encore de l'ammoniac liquide.
La plus faible de toutes est la liaison de Van der Waals, de nature électrostatique mais quadrupolaire et donc à très courte distance, régie par la mollesse et la plasticité des molécules, qui peuvent s'épouser l'une l'autre de près. Elle est responsable de la résistance du polypropylène et du polyéthylène, donc chacun sait qu'elles sont fort modestes.

Cette typologie posée, la plupart des cas réels sont hybrides. Dans la silice, ou dans la partie de squelette siliceux des feldspaths, la liaison est partiellement covalente et partiellement électrostatique. Dans le silicium, la liaison est partiellement covalente et partiellement métallique, et encore plus métallique dans le germanium, nettement plus conducteur ; tous deux cristallisent dans la géométrie cubique diamant. Dans des molécules à atomes différents, tels que CO et CO₂, la liaison n'est pas purement covalente mais aussi partiellement électrostatique, ce qui fait que les vibrations de ces molécules peuvent résonner avec des photons infrarouges. Dans toute la presse aux ordres, vous voyez énormément de bobardements et surenchères politiques sur cette capture de deux fréquences infrarouge par les molécules du CO₂ atmosphérique, afin de vous soumettre dans l'affolement et la terreur, aux ordres de la dictature mondialiste.

Quant aux phonons, ce sont des vagues individuelles de vibration ou "agitation thermique". Ils existent aussi dans les minéraux et les céramiques. Les vagues que le vent fait dans les blés - ou dans l'orge dans la chanson irlandaise - en donnent une bonne idée. Dans ces matériaux la conduction thermique et la capacité calorifique ne sont dus qu'aux phonons. Dans les métaux, il faut compter en plus avec les électrons de conduction. Dans le cuivre à la température ambiante, le libre parcours moyen d'un électron avant qu'il bute sur un phonon et soit renvoyé par lui est de l'ordre de 200 Å. Plus on baisse la température, et plus s'améliore la conductivité : il y a moins de phonons, le libre parcours moyen augmente. De plus certains matériaux possèdent la propriété de supraconductivité : l'onde associée de deux électrons et d'un phonon qui leur est exactement accordé se propage librement sans le moindre obstacle, et la résistivité tombe à zéro. Un phonon est toujours échantillonné sur plusieurs atomes, un grand nombre d'atomes, il ne peut jamais devenir petit. C'est une des raisons qui nous font comprendre qu'un électron de conduction non plus ne peut jamais être petit ; chacun est grand de plusieurs distances interatomiques, voire dizaines de distances interatomiques.

Curieux :
- C'est incroyable, cela semble impossible, cela ! Vos électrons sont donc chacun grand comme des milliers d'atomes ? Chacun ?

Z'Yeux ouverts
- Donc ce ne sont pas des billes, ce ne sont pas des solides comme le sont nos objets familiers autour de nous. Chacun demeure une onde, une onde électronique. Rien ne les empêche d'occuper à plusieurs un espace qui n'a pas vraiment les mêmes propriétés que notre espace macroscopique familier, peuplé d'un seul objet matériel à la fois. Dans le monde réel, qui est si peu familier à l'homme de la rue, leur seule contrainte est qu'ils n'occupent jamais simultanément le même état quantique qu'un autre, conformément au principe d'exclusion de Pauli : les électrons sont des particules de spin un demi, régis donc par la statistique de Fermi-Dirac.
Mais il y a plus grave, c'est qu'on a prouvé que des objets manifestement composites comme des protons, des neutrons, des atomes d'hélium, des molécules de fullérènes à 60 atome de carbone, et même des molécules d'insuline sont représentées par des ondes de Broglie, qui diffractent comme des photons. Cela nous pose un sérieux problème de compréhension de ce que devient la géométrie familière à l'échelle de la microphysique. Contrairement à mon collègue, nous c'est cette géométrie là, que vous n'aviez pas l'habitude de suspecter, que nous regardons d'un œil désormais suspicieux.

Curieux :
- Dites, elles ne sont pas grosses, vos impuretés que vous accusiez plus haut d'être responsables de collisionner les électrons de conduction et de les renvoyer en arrière. Alors pour collisionner ces petites impuretés, vos électrons de conduction sont bien contraints à redevenir aussi petits que l'atome étranger ?

Z'Yeux ouverts
- La prémisse de votre raisonnement est presque vraie : étant d'une taille différente, l'atome d'impureté, qu'il soit interstitiel ou en substitution, distord élastiquement le réseau cristallin jusqu'à deux ou trois fois son diamètre, environ. Si de plus il est d'une valence différente, par exemple du zinc ou de l'étain dans du cuivre, il change localement l'état électronique dans le cristal, notamment la densité électronique et l'affinité électronique. Ces impuretés bloquent aussi la course des dislocations, d'où l'intérêt des alliages pour durcir nombre de métaux, qui à l'état pur seraient trop mous pour être utilisables. Exemples : cuivre-étain ou bronze, cuivre-arsenic à défaut d'étain, platine iridié, or iridié, fer-manganèse, etc.

Optique physique, le photon.

Z'Yeux ouverts et Professeur Marmotte ensemble :
-
Commençons par un rappel : la réfraction d'un rayon de lumière incidente sur un dioptre selon la loi de Snellius et Descartes :
Ici on a dessiné le rayon incident qui vient d'en haut et à gauche, dans le milieu rapide, et rencontre par le plan du dioptre un milieu transparent où la propagation est environ deux fois plus lente. La distance entre deux fronts d'onde, supposant la lumière monochromatique, est environ divisée par deux, ce qui modifie la direction de propagation, mais il demeure un invariant sur le plan du dioptre : la trace des fronts d'onde, commune aux deux milieux.

$Préfraction plan$

Z'Yeux ouverts :
- Vous n'avez plus à vous demander comment rendre la loi de la réfraction compatible avec les photons, car les photons sont toujours de la lumière, ont toujours des fronts d'onde... Autrement dit, cette figure est rigoureusement la même avec un faisceau laser bien collimaté et d'excellente monochromaticité, ou pour un seul photon : aucune des lois physiques de propagation n'a changé.

Curieux :
- Un photon, c'est bien un petit grain de lumière ? Non ?

Z'Yeux ouverts
- Faux. Tout photon a une longueur de cohérence, et une largeur de propagation, qui évolue au long de la propagation : le plus souvent cette largeur est pincée aux extrémités par les réactions respectivement d'émission et d'absorption. Mais l'erreur n'est pas de votre faute, c'est la bourde qui est enseignée partout. Jamais dans la réalité la lumière ne cesse d'être ondulatoire. L'optique physique de Fresnel, 1821, et les équations de Maxwell, 1873, continuent de s'appliquer partout et toujours. La seule nouveauté, due à Max Planck en décembre 1900 pour des raisons théoriques, et étendue en 1905 par Albert Einstein grâce aux propriétés de l'effet photo-électrique, est qu'on ne peut acheter ou vendre de l'interaction électromagnétique que par quanta de bouclages de Planck. Jamais plus, jamais moins. Ce quantum de bouclage est l'unité de compte universelle, qui s'impose à travers tout le corpus expérimental tout au long du 20e siècle.

Curieux
- Alors Einstein s'est trompé quand il inventé la notion de "petit grain" de lumière ?

Z'Yeux ouverts
- Si chaque chercheur n'écrivait qu'une seule demi-phrase erronée par article, comme ce fut là le cas d'Einstein, ce serait Cocagne ! Je vois passer plein d'articles où toute la partie théorique est à jeter... Il n'y avait en 1905 chez Einstein rien de plus que le taux d'erreurs normal d'un fort bon chercheur. C'est la communauté scientifique dans son ensemble qui est coupable : incapable de rectifier une gourande aussi contradictoire avec l'ensemble du corpus expérimental.

Curieux
- Comment expliquez-vous cette erreur collective, si erreur il y a ?

Z'Yeux ouverts
- Aucun n'a appris les disciplines de l'heuristique - l'art de trouver, d'aboutir à un Eurêka qui ne soit fallacieux - dans les universités, départements de sciences dures. Ça n'y est jamais enseigné. Ce que j'ai appris, je l'ai appris par compagnonnage en petite société d'inventeurs, par beaucoup de lectures, et partiellement au CNAM, dans l'unité de Prévision Technologique et Gestion de la Recherche et Développement ; une unité dans un cursus d'ingénieur micro-économiste. Ils ne savent pas expliciter puis remettre en cause des palanquées de postulats subreptices et clandestins ; ils n'ont jamais appris à le faire, au contraire de brillants chercheurs en biologie (tels que Baruch Samuel Blomberg), qui eux ont su faire preuve d'une créativité et d'une rigueur inconnues chez les physiciens, cramponnés à l'héritage d'un groupuscule Göttingen-København, devenu hégémonique lors du congrès Solvay de 1927. Un heuristicien méthodique aurait exploré bien d'autres hypothèses alternatives à celle du "petit grain" d'Einstein et aurait trouvé la solution au plus tard en 1932, au lieu de quoi nous l'avons trouvée bien plus tard, en partie Dirac en 1938, en partie Wheeler et Feynman (théorie de l'absorbeur) en 1941, finalement Cramer en 1986 et moi-même en 1995-1998. Une personne disposant d'une formation professionnelle à l'heuristique - que certains appellent l'inventique - voit beaucoup plus vite les problèmes, et examine rapidement de nombreuses solutions qu'il n'a plus qu'à cribler, là ou le spécialisé par l'Université demeure le nez baissé dans son guidon spécialisé, et ne voit rien. Le trouveur aboutit car il sait faire des transferts technologiques horizontaux, de métier à métier, tandis que le spécialiste trop tôt spécialisé sait beaucoup de chose sur peu de chose, et à la limite tout sur rien du tout.

Curieux
- Et que proposez-vous à la place ?

Z'Yeux ouverts
- Voici notre Définition transactionniste du photon :

Un photon est une transaction réussie entre trois partenaires : un émetteur, un absorbeur, et l'espace ou les milieux transparents ou semi-transparents qui les sépare, qui transfère par des moyens électromagnétiques un quantum de bouclage h, et respectivement une impulsion-énergie qui dépend des repères respectifs de l'émetteur et de l'absorbeur.

La relativité nous a appris que le photon voyage à temps propre nul, donc la durée et la distance qui dans notre repère séparent l'émetteur de l'absorbeur a de l'importance pour nous, mais n'en a aucune dans la physique du photon : aussi bien l'absorbeur que l'émetteur sont également causaux. Tant pis pour notre orgueil et notre égocentrisme, qui sont là cruellement bafoués par la nature : ça n'a aucune importance que tel photon ait été émis voici quatorze milliards d'années de notre repère, et ne sera absorbé.que dans soixante-cinq milliards d'années de notre repère.

On va le redire en termes de tous les jours :
Tu n'expédies pas un semi-remorque de ciment en maraude au hasard sur les routes, à la recherche du client qui ô miracle, a justement la place dans ses trémies pour tes vingt tonnes de ciment, en a l'usage, et est prêt à payer le prix de la livraison. Tu n'expédies que si tu as un contrat, qu'on appelle aussi une commande, envoyée par télex ou autre moyen, commande que tu as acceptée. Tu n'expédies pas un wagon de phénol au hasard des rails, en maraude à la recherche du client qui, etc. Aussi bien les acheteurs industriels que les vendeurs industriels prospectent, téléphonent, compulsent des annuaires professionnels à la recherche de clients potentiels ou de fournisseurs potentiels. Rien de tout cela n'apparaît à l'habitant de Sirius dont le télescope optique ne discerne sur Terre rien de plus fin que les wagons et les gros camions.

Professeur Marmotte :
- Ignorant ! Hérétique ! Il n'y a rien de tout cela dans les dix tomes du Landau et Lifchitz. D'ailleurs tu es bien trop nul en maths pour comprendre le Landau et Lifchitz !

Z'Yeux ouverts
- En quantique, les équations d'évolution sont strictement déterministes et strictement ondulatoires. A nos yeux de transactionnistes, la Cruelle Incertitude du Prophète Heisenberg ne s'applique nullement à la trajectoire, où émetteur et récepteur se tiennent l'un l'autre comme deux télex en communication. En revanche le bruit de fond broglien, impliqué par la découverte de Louis de Broglie en 1923 (mais bruit de fond qu'il n'avait pas envisagé lui-même), qui aboutit parfois à une transaction réussie échappe à tous nos moyens d'investigation, et son résultat nous est imprévisible, nous semble hasardeux. Il correspond parfaitement au travail de prospection des acheteurs et des vendeurs industriels, évoqué ci-dessus. De surcroît, depuis Dirac en 1928, nous savons que ce bruit de fond comprend et des composantes orthochrones, et des composantes rétrochrones : au rebours de ce qui est pour nous la flèche du temps.

Une autre façon de dire, est que nous ne croyons plus qu'il soit possible d'isoler un système quantique, alors que c'était une idée sensée en macrophysique, généralement réalisable.
Dans un premier temps nous avons rejeté le postulat que l'émetteur est isolé du récepteur : selon nous, pour que le photon existe, il faut une transaction entre un émetteur et un absorbeur. Alors que rien de tel n'existe en artillerie : l'existence de la cible désirée, ou sa non-existence, cela compte pour les intentions de l'officier artilleur, mais pas du tout pour la mécanique du canon, il tirera de la même façon que ses obus tombent à la mer ou sur le navire à frapper. Cela c'était le refus de l'isolation "en avant", vers l'absorbeur.
De plus j'ai rejeté le postulat que l'isolation latérale ou omnidirectionnelle existe, je constate qu'il est impossible d'écranter le bruit de fond Dirac-Broglie, et que nul n'a jamais exhibé un contre-exemple expérimental. Alors qu'en mécanique macroscopique, on pouvait raisonnablement isoler un gyroscope, notamment pour qu'il pilote un compas ou une navigation par inertie. A l'échelle quantique, c'est fini, le clapotis des autres est toujours du même ordre de grandeur que chaque quanton individuel. MAIS sur les grands nombres, ce clapotis est moyenné, et à titre statistique, on peut se contenter de lois statistiques qui font comme s'il n'était pas là. Ce sont ces lois là qui sont enseignées dans les amphis.

Curieux
- Et vous avez des preuves que ça tient bon, votre nouveau truc ?

Z'Yeux ouverts
- Nombreux sont les faits expérimentaux que la clique dominante, celle des héritiers de Göttingen-København, évite soigneusement, car ils sont incompatibles avec leurs idéations corpuscularistes.

Curieux
- Corpuscularistes ? Göttingen-København ?

Z'Yeux ouverts
- Partisans de croire au "corpuscule". Niels Bohr officiait à København (Copenhague pour les français), et les Knaben-Physiker (physiciens gamins) venaient tous de l'Université de Göttingen : Heisenberg, Jordan, Born...

Professeur Marmotte :
- Mais pour qui il se prend ce savanturier qui n'aurait jamais dû sortir des soutes du cargo ? Si les plus grands savants ont besoin du corpuscule, c'est qu'il en faut !

Curieux
- Et vos faits expérimentaux alors ?

Z'Yeux ouverts
- A titre personnel voici l'histoire : En 1995 nos élèves de B.E.P. électronique avaient à étudier un dispositif de mesure et d'alerte, sur la teneur en monoxyde de carbone de l'atmosphère d'une raffinerie de pétrole ou usine pétrochimique. J'ai été chargé de leur enseigner tous les compléments de physique (quantique), d'industries sidérurgique et pétrochimique, et de biochimie (l'hémoglobine et la fixation du CO). Or l'efficacité indiscutable du dispositif d'absorption spectrale reposait sur l'énorme et mystérieuse section de capture de cette très petite molécule CO : 3 Å de petit axe, environ 4,7 Å de grand axe, qui capture précisément des photons infra-rouges de 2170 cm^-1 de vecteur d'onde, donc des millions de fois plus grands que la molécule absorbeuse. L'unique solution possible était la convergence de l'onde sur l'absorbeur résonant en fréquence, solution mathématiquement inévitable, mais rejetée avec horreur par quasiment tout le monde, puisqu'elle viole nos notions familières d'irréversibilité du temps macroscopique, et de la causalité macroscopique uniquement orthochrone en univers statistique. Sauf que l'absorption de UN photon par UNE molécule n'est pas un phénomène statistique mais un phénomène individuel, où nos notions familières (valides en thermodynamique statistique) n'ont jamais été validées à l'échelle individuelle du photon.

Un phénomène proche est celui de l'absorption sélective de la lumière, et donc de la signature spectrale de nombreuses molécules organiques. Dans les manuels de chimie organique, par exemple ceux des éditions Mir, un chapitre est consacré aux colorants, et aux variantes hypsochromes ou bathochromes de chaque molécule déjà repérée comme colorant, afin de produire le colorant sur mesure réclamé par une industrie cliente. Là encore, il s'agit de molécules très petites comparées au photons du domaine visible. La convergence du photon sur la molécule colorante assez isolée dans la matrice de haut polymère est donc indispensable.

Curieux
- Mais ça ne me dit pas pourquoi vous aviez déjà quelque chose contre les grains de lumière.

Z'Yeux ouverts
- La lumière polarisée plane existe ; sur plusieurs dizaines de mètres au Palais de la Découverte, sur quelques kilomètres depuis le bleu du ciel (exploitée par les abeilles, notamment). C'est incompatible avec le mythe du photon-corpuscule. Un photon-corpuscule pourrait transmettre une hélicité, pas une polarisation plane, et les lames quart d'onde qui transforment un photon polarisé plan en photon polarisé circulaire ne pourraient fonctionner. Donc le photon-corpuscule n'existe à aucun moment de la propagation (contrairement à ce qu'imaginait Einstein en 1905). Et quelles seraient les lois physiques de la transmutation postulée d'onde en corpuscule à l'arrivée, voire de corpuscule en onde au départ ?
Par ailleurs les lois des interférences lumineuses, que nous avions appris en classe terminale scientifique, donc à l'âge de 18 ans, imposent le caractère ondulatoire de chaque photon émis par chaque atome, en lumière incohérente ; or la lumière incohérente était la seule disponible en 1961. Les longueurs de cohérence des sources étaient connues à l'époque, par des expériences d'interférence à grandes différences de trajets optiques, et on savait déjà que la longueur de chaque train d'onde (émis par un atome excité à la fois) plafonnait aux environ du mètre, dans le visible.

Curieux
- Je vois : des corpuscules longs d'un mètre, ça ne va pas... Mais alors pourquoi en 1905 Einstein avait-il été amené à imaginer des grains quand même ?

Professeur Marmotte :
- Mais si ce ne sont pas des grains, alors pourquoi quantiques ?

Z'Yeux ouverts
- On n'a eu le début de solution qu'en 1924, avec la thèse de Louis de Broglie, et le reste de la solution avec l'hypothèse de spin par Uhlenbeck et Goudsmit (deux néerlandais) en 1925, l'équation de Schrödinger en 1926, définitivement rectifiée par Dirac en 1928. Je donne le raccourci d'abord, et les démonstrations après : aussi bien l'atome ou la molécule émetteurs que l'atome ou la molécule absorbeurs sont soumis à des contraintes de quantification incontournables, ils ne peuvent sauter que d'un état stationnaire stable ou quasi-stable à un autre état stationnaire stable ou quasi-stable. En tout cas de grande durée de vie comparé à la durée d'émission ou d'absorption d'un photon. En 1905, postuler des grains était une erreur admissible. Cent dix ans plus tard, en 2015, cette bourde n'est depuis longtemps plus excusable, et pourtant elle est toujours au pouvoir. Donc aux deux extrémités de son trajet, le photon est dépendant de quantifications par les états stationnaires des atomes. Il est de plus affirmé en QED (électrodynamique quantique) que l'espace aussi impose une quantification aux photons.

Curieux
- Pouvez-vous préciser ce qu'est un état stationnaire ?

Z'Yeux ouverts
- L'état d'une onde stationnaire. Tous les électrons qui entourent un noyau dans un atome ou un ion sont des ondes stationnaires entre deux événements tels qu'une collision.

Curieux
- Mais onde de quoi ? Onde stationnaire de quoi ?

Z'Yeux ouverts
- D'électron. Onde d'électron. Il n'existe pas deux hypostases distinctes qui seraient l'une l'onde et l'autre l'électron. C'est une seule et même chose.
On disposait depuis 1911 d'un modèle planétaire de l'atome, où les électrons étaient de petites billes, qui orbitaient comme des planètes autour d'un noyau, c'était le modèle de Rutherford. En 1913, Niels Bohr demeure sur l'idéation planétaire, mais introduit l'hypothèse que ces orbites sont quantifiées, et pose trois nombres quantiques principaux, tous entiers, qui résout les premiers gros problèmes de la spectroscopie. Depuis, physiciens et chimistes ont remplacé ces "orbites" inexistantes par le concept plus flou d'orbitale, désignant l'habitus de l'électron autour d'un atome ou d'une molécule.

Exemple d'un spectre simple, celui du césium en vapeur, dans le domaine visible :

Ça a été une bataille d'un siècle entier, depuis le début du 19e siècle, jusqu'au début du 20e siècle, pour faire admettre en chimie l'existence et les propriétés des atomes.
Un autre défi, commencé dès le début du 19e siècle, a été l'observation grâce à la décomposition spectrale de la lumière par les prismes, de spectres de raies pour les flammes, et de raies d'absorption dans la lumière du Soleil. Les premiers grands noms : Wollaston, Fraunhofer,

Rappel historique

Si le spectre est connu depuis Newton, le spectroscope ne fut inventé qu'en 1802 par William Wollaston qui découvrit que le spectre du Soleil était parcouru de raies sombres mais il crut qu'elles délimitaient les différentes couleurs.

C'est l'opticien allemand Joseph von Fraunhofer qui réalisa la première analyse spectrale en 1811. Fraunhofer répertoria 600 raies dans le spectre du Soleil. En son hommage, le spectre de la photosphère sera baptisé spectre de Fraunhofer. Aujourd'hui on recense plus de 26000 raies dans le spectre solaire dont plus de 6000 raies sont uniquement attribuées au fer !

http://www.astrosurf.com/luxorion/spectro-principes.htm
http://pagesperso-orange.fr/alain.calloch/pages/experience_celebre6.htm

Lire à http://www.astrosurf.com/luxorion/Sciences/kirchhoff-lines-sun.pdf, l'article de Georg Kirchhoff de 1861, concernant le lien entre spectre d'absorption et le spectre d'émission. Ce qui déjà établissait l'équivalence entre les lois de l'émission et les lois de l'absorption, la symétrie complémentaire de l'absorbeur et de l'émetteur d'un rayonnement électromagnétique.

Celui du fer est beaucoup plus compliqué et riche, au point qu'on l'emploie pour l'étalonnage de chaque film, à côté du spectre inconnu à dépouiller. Il est entièrement tabulé. La fréquence de chaque raie émise (ou absorbée dans d'autres conditions) est la différence des fréquences intrinsèques (donc brogliennes) de l'atome dans l'état initial et l'état final.

En 1923, quand il prépare sa thèse, Louis de Broglie en reste à l'idéation planétaire, sans se douter qu'il va fournir de quoi la dynamiter. Il commence par réunir les deux formules d'Einstein et de Planck-Einstein :
E = mc² : relation relativiste pour ce qui a une masse.
E = h. $\nu$ : pour les photons, qui n'ont aucune masse, où $\nu$ (nu) est la fréquence.
d'où $\nu$ = mc²/h pour toutes les particules dotées de masse.
Cette fréquence broglienne est intrinsèque, et ne dépend que de la masse, elle est exprimée là dans le repère de la particule. Elle demeure férocement bannie par la clique Göttingen-København et ses héritiers. Les étudiants n'en sont jamais informés. Jamais. Strengt verboten !

Les raies spectrales que les physiciens, chimistes et astronomes du 19e siècle ont observées et répertoriées, proviennent toutes d'une transition entre deux états stationnaires capables de durer. A l'émission de photon, l'état initial avait plus d'énergie et donc une fréquence intrinsèque plus élevée que n'en a l'état final. A l'absorption de photon, c'est l'inverse, c'est l'état final qui a plus d'énergie.

Curieux :
- Et cela donne quoi comme ordres de grandeur ?

Z'Yeux ouverts :
- Fréquence broglienne de l'électron isolé ou libre : 123,56 E18 Hz.
Pour généraliser facilement le calcul, nous stockons la valeur universelle c²/h = 135,639 E48 1/(kg.s). Nous n'aurons plus qu'à multiplier par la masse de n'importe quel objet pour obtenir sa fréquence broglienne.
Fréquence broglienne du neutron : 227,2 E21 Hz.
Fréquence broglienne d'un fullérène, sphère à 60 atomes de carbone : 163,6 E24 Hz. Les expériences d'interférence de fullérènes sur un réseau on été faites, ce qui confirme la réalité des longueurs d'ondes spatiales selon de Broglie pour une molécule aussi grosse (720 unités de masse atomique).

Curieux :
- Sérieux ? Interférences ? Vous voulez dire que l'onde de fullérène se partage sur tous les plans du réseau ? Que l'atome d'hélium passe par les deux trous d'Young simultanément ? Vous ne vous foutriez pas du monde ?

Professeur Marmotte :
- Vous voyez bien qu'il faut éviter de faire de la vulgarisation ! Ce pauvre profane est complètement perdu !

Z'Yeux ouverts :
- Le problème est que voudrions extrapoler à l'échelle atomique et en dessous, notre géométrie macroscopique familière, qui est fiable à notre échelle, et que sans méfiance nous prétendons l'appliquer en dessous de son horizon de compétence.

Professeur Marmotte :
- Qu'est-ce que c'est que ça ? On n'a jamais entendu ça ! Nous, nous descendons jusqu'à la longueur de Planck !

Z'Yeux ouverts :
- Pas nous. Nous avions déjà le même type de problème avec la taille des électrons de conduction. Notre choix qui n'est pas le vôtre, est que nous cessons de faire une confiance aveugle à cette géométrie apprise en classe ; nous dressons le cahier des charges pour ce qu'il faudra élaborer à la place pour les besoins de la microphysique. Au lieu d'accuser l'atome d'hélium d'avoir une double nature, tantôt corpusculaire, tantôt ondulatoire, nous déplaçons l'accusation : c'est l'espace-temps macroscopique comme émergence statistique de toutes les interactions entre toutes entités quantiques, qui diverge dans ses propriétés, ce sont des propriétés différentes, contradictoires dans notre monde d'animaux macroscopiques, selon ce à quoi on l'applique dans les parages de son horizon inférieur de compétences.

Je reprends le fil historique.
Puis de Broglie se demande comment en relativité un observateur voit cette fréquence quand un électron passe devant lui. Il aboutit donc au théorème d'harmonie des phases, qui implique que l'électron occupe une étendue notable, qu'il ne sait du reste pas évaluer, et à laquelle il répugne pour le restant de ses jours.
Il en déduit la vitesse de phase de l'onde électronique, telle que le produit de la vitesse de groupe par la vitesse de phase vaut toujours c². Il en déduit aussi la longueur d'onde de cette phase quand l'électron se déplace. Comme ce dernier résultat n'est plus relativiste, c'est le seul que la clique Göttingen-København n'a pas envoyé au Trou de mémoire orwellien.

"Broglie", ou "de Broglie" ? La règle est que quand le nom est monosyllabique, on conserve la préposition particule. Or le piémontais Broglia se prononce en français "Broï". Un seule syllabe. Un doublet français existe, c'est le nom toponymique et patronymique "Breuil", venant du mot gaulois désignant un bosquet d'arbres (broglium).
Alors que quand la guerre mondiale se termina, ma grand mère fut autorisée à visiter le vaisseau où officiait mon grand-père Louis de Corlieu, et à leur pause au carré des officiers, des officiers manœuvrèrent pour séparer leur collègue de sa jeune épouse, et interroger celle-ci :
"Corlieu vous a-t-il expliqué la conduite de tir, madame ?
- Oui, et à ma grande honte je n'y ai rien compris.
- Hé bien madame n'ayez plus de honte, car quand Corlieu nous explique la conduite de tir, nous non plus ne comprenons rien !".
Corlieu : deux syllabes, et on laisse tomber la préposition particule dès qu'elle ne sert plus grammaticalement.

Toujours sur l'idéation planétaire modèle Rutherford, de Broglie posa son électron-corpuscule sur une trajectoire bien plus grande que lui autour du noyau, orbite dont le rayon était celui calculé par Bohr, et se demanda comment se comportait l'onde de phase. Il aboutit à ce que l'onde de phase boucle exactement un tour sur l'orbite fondamentale ; deux tours sur les orbites supérieures, trois tours, quatre tours etc. Exactement.
Ce fut cette onde de phase (supraluminique) qui demeura quand Erwin Schrödinger trouva d'abord l'équation relativiste qui est connue par la suite comme équation de Klein-Gordon, puis son approximation non-relativiste qui demeure enseignée, quoique défigurée et dé-Schrödinger-isée au maximum.
En 1926, Schrödinger en tira la conclusion logique que la fréquence d'un photon émis est exactement le battement entre les fréquences intrinsèques de l'électron dans l'état initial (le moins lié dans le cas d'une émission) et dans l'état final (le plus lié dans le cas d'une émission). Là il joua de malchance, il omit de revenir au cadre conceptuel relativiste où l'origine des énergies est absolue, et donc les fréquences intrinsèques parfaitement définies, quoique décourageantes pour l'expérimentateur qui ne voit pas comment il va réussir à mesures des fréquences aussi énormes.
Bien que cela soit énergiquement occulté depuis, Schrödinger ne voyait plus aucune réalité aux corpuscules. Pour lui chaque électron d'un atome faisait à lui seul presque tout le volume de l'atome, il n'avait aucune des propriétés des corps solides de notre univers macrophysique familier. Donc les états stables ou métastables donnant lieu aux observations des spectroscopistes sont autant d'états stationnaires de l'onde électronique s'il n'y en a qu'une, soit dans l'atome d'hydrogène ou l'ion moléculaire H₂⁺, ou du cortège d'ondes électroniques dans tous les atomes et molécules plus compliqués. Plus de corpuscules orbitants, et pas de davantage de corpuscules zinzins, justes des ondes stationnaires. Plusieurs électrons occupent simultanément le volume occupé par un atome de fer, oui, et alors ? Et de plus les électrons de conduction sont chacun grand comme plusieurs dizaines de distances interatomiques ; c'est comme cela et pas autrement, même si cela ne ressemble à rien qui nous soit familier dans notre monde d'animaux largement macroscopiques.

Curieux :
- Mais toutes les images et vidéos qu'on trouve dans la littérature montrent au contraires des petites billes vertes orbitant autour de noyaux mauves. Non ?

Z'Yeux ouverts :
- On vous bobarde, voilà tout. On ne dispose de rien qui soit plus "petit" qu'un électron pour vous renseigner sur la petitesse, la forme ou mieux encore la "couleur" d'un électron. L'électron est déjà ce qui existe de plus léger, et en un sens "petit". En un sens seulement, car justement plus une particule est légère, moins elle se laisse concentrer dans un petit volume. Le seul moyen de concentrer l'électron dans une petite longueur, et dans certains cas dans un petit diamètre transversal, est de l'accélérer et surtout l'alourdir très fort, dans un accélérateur de particules, ce qui nous éloigne énormément des conditions ordinaires traitées par la physique atomique, qui ne s'intéresse qu'aux propriétés détaillées d'un cortège électronique autour d'un atome, ou partagés dans une molécule ou cristal ou autre solide ou liquide.

Curieux
- Dans la vie courante, un "spin doctor" est un tordeur de faits, un doreur d'image pour un riche homme politique qui se fait vanter pour gagner une élection. Mais pour vous physiciens, c'est quoi, un spin ?

Z'Yeux ouverts
- En partie, c'est un mystère qui nous résiste encore. Rien de semblable n'existe en macrophysique. Mais en partie, nous en connaissons les propriétés mathématiques, et à ce jour cela suffit à la plupart d'entre nous. D'origine, ce mot anglais désigne une toupie. Toutefois les contradictions abondent dès qu'on veut appliquer l'étymologie à la réalité des électrons et autres particules dont le spin est 1/2 (dits aussi fermions car ils relèvent de la statistique de Fermi-Dirac), tels que protons, neutrons, neutrinos, atomes d'argent, etc. Tout spin est soit demi-entier, soit multiple entier du quantum de bouclage de Planck, h, et il a plusieurs propriétés des moments angulaires.

Le spin est un précurseur intrinsèque du moment angulaire macroscopique que nous connaissons bien, et certaines de ses propriétés nous surprennent, nous êtres macroscopiques.

Pourquoi ce mot de "précurseur", qui n'est pas précisément défini ? Justement parce qu'en heuristique, on a besoin de mots provisoires; qui aient exactement la dose de flou et de précision correspondant à notre état provisoire de connaissances. Pourquoi ce mot à la fois clair pour le commun des mortels, et présentement flou pour le commun des physiciens ? Parce qu'il est faux que le quantum ne représente que du moment angulaire et du spin, sinon toute lumière serait polarisée circulaire, il n'existerait aucune lumière polarisée plane, et les seules transitions autorisées dans un atome seraient celles qui changent le moment angulaire total. Or ces trois affirmations sont fausses : la lumière polarisée plane existe, les photons polarisés plans existent, et plus de la moitié des transitions électroniques sont du genre dipôlaire électrique. Donc il existe encore un précurseur quantifié par la constante de Planck, mais qui ne ressemble pas du tout à du moment angulaire macroscopique.

Si je dois vous en dire plus, cela va prendre un long détour par la Mécanique Rationnelle, branche très mathématisée de la physique qui s'occupait initialement des mouvements de solides indéformables, et qui peut se spécialiser en mécanique des fluides, mécanique des vibrations, élasticité et résistance des matériaux, etc., qui peut dégoûter le lecteur. Il n'y a que fort peu de principes en Méca-Ra, deux :
Conservation de l'impulsion-énergie ; pour faire changer cela, il faut faire quelque chose, agir.
Conservation du moment angulaire, qui au temps où la base des principes était le point matériel, s'identifiait au moment de l'impulsion (ou "quantité de mouvement") sur un axe glisseur ; pour faire changer cela, il faut faire quelque chose, agir.
S'il n'y a pas d'impulsion sur un solide, ou si on est dans un repère tel que la vitesse du centre de masse s'y annule, alors le moment angulaire revient à un mouvement de rotation de solide, à vitesse angulaire partout uniforme, et il est le produit d'un moment d'inertie par la vitesse angulaire.

Et pour extrapoler à l'échelle microphysique individuelle, le spin d'une particule ? Les différences sont hélas nombreuses. La Méca-Ra s'occupe d'objets macroscopiques, c'est à dire pas trop petits par rapport à nos mains. On peut donc y contempler la vitesse d'un objet ou son état de rotation sans tout foutre en l'air. Les méthodes optiques par exemple sont bien pratiques pour observer des solides nettement plus grands que la longueur d'onde de la lumière (environ 0,5 µm). Finies toutes ces facilités quand on travaille à l'échelle individuelle des particules. On ne peut plus contempler, mais seulement intervenir pour changer, et constater le résultat du changement, et là se révèlent de nouvelles surprises.
Il faut aller visiter l'expérience que Otto Stern et Walther Gerlach montèrent dans les années vingt, et dont le résultat parut en 1922. L'expérience utilise le fait que des électrons ou des atomes qui ont un spin 1/2 comme un électron, ont aussi un moment magnétique, qui est donc sensible à un champ magnétique extérieur, ici inhomogène.
Voir à http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/Angular_Momentum/Angular_Momentum.html

L'expérience se déroule dans le vide, pompé. Un petit four émet une vapeur d'atomes d'argent, qui dans le vide se propagent en ligne droite. Des diaphragmes servent à collimater un faisceau mince, qui passe entre deux pièces polaires d'un fort électro-aimant. Ces pièces polaires diffèrent : l'une est large, l'autre est étroite. Le champ magnétique est donc bien plus fort à l'approche de la pièce polaire étroite. On compte sur ce gradient de champ. Or la physique macroscopique prédirait toutes les orientations de précessions d'un moment magnétique, sorti du four à orientation au hasard, mais là on observe tout autre chose : deux petites taches d'impact, bien séparées. Donc le moment magnétique de l'atome a "choisi" lors du passage dans le champ magnétique d'être soit tout pour (ou tout comme), soit tout contre ce champ imposé de l'extérieur. Les tout pour (ou tout comme) se sont rapprochés du champ fort, les tout contre s'en sont éloignés.

On en retient que "up" signifie "Tout pour" le champ magnétique ambiant, et "down" signifie "Tout contre" le champ magnétique ambiant.

Dans le conte suédois "Kjerringa mot strömmen", la mégère ou sorcière est tout contre, toujours contre. Dans le torrent, elle remonte le courant au lieu de le descendre. "Kjerringa mot strömmen", c'est l'expression suédoise qui traduit "esprit de contradiction". Vous ne savez pas prononcer "kje" suédois ? Faites comme si c'était "ché" en français.

Donc le spin n'est pas une propriété intrinsèque isolée, mais relationnelle. "Intrinsèquement relationnelle", si l'on tient à impressionner les simples visages pâles...

Quand deux sommités niaisent à pleins tubes

Il s'agit ici du livre "Soyez savants, devenez prophètes", de Georges Charpak et Roland Omnès, dans une série répétitive parue chez Odile Jacob.

On ne soulignera jamais assez la responsabilité de l'éditeur, en matière de vulgarisation scientifique. Bien trop souvent, celui-ci se conduit en margoulin, irrespectueux envers son public, et se contente de lui resservir ce qui s'est déjà bien vendu.

A sa décharge, bien vulgariser est difficile... Difficile, en ne partant que de la culture du journaliste ou de l'éditeur, de ne pas se laisser bluffer par l'argument d'autorité. On a même quelques collègues qui tempêtent contre toute vulgarisation, puisqu'elle dispense le public des efforts et du travail nécessaires. Ils poussent le bouchon bien trop loin, mais le problème de la bonne place de la vulgarisation reste entier.

Ainsi on a eu droit à xx versions réécrivant le même vagissement plaintif de Bernard d'Espagnat et de son "réel voilé". Du moment que ça se vend, l'éditeur en re-réclame à un auteur aussi épuisé que le maréchal Pétain... Mais il n'y avait aucun contenu physicien nouveau, si tant est qu'il y eût du contenu physicien au départ, ce dont personnellement je doute. La réalité microphysique "n'en a rien à branler" de nos état d'âme, de nos poignants sentiments de cruelle incertitude... Par argument d'autorité que personne n'a le cran de descendre en flammes, Niels Bohr et Eugen Wigner ont joué le plus sale des tours à la postérité, quand ils ont mis l'observateur macroscopique humain et ses états d'âme au centre du tableau. Et c'est toujours enseigné... Il n'y a pas de physique là dedans, il n'y a que de l'autothéorie transféro-transférentielle, de la fuite derrière les mots creux.

Charpak et Omnès se vendent bien, donc Odile Jacob nous en ressert, et c'est consternant de malhonnêteté et d'incompétence, pour ne pas dire pis, ce "Soyez savants, devenez prophètes", de Georges Charpak et Roland Omnès.

Pour l'essentiel, ils sont hors de leur domaine de compétence. Bien sûr, ils ont le droit de prendre ce risque. Nous prenons tous des risques, gens des sciences dures, quand nous traitons d'histoire des sciences et de leur insertion dans les affaires politiques des royaumes : nous ne sommes pas historiens, pas sociologues, nous n'avons pas eu le temps de chercher toutes les sources et d'en faire la critique comparée. Avons-nous tort de prendre ces risques ? Non, parce que les historiens de profession n'ont pas nos compétences pour tout comprendre de l'histoire des sciences. La coopération et le dialogue interprofessionnels sont donc indispensables.

Et là, ces deux sommités se sont-elles fait contrôler par un historien qui puisse les interrompre et leur dire de refaire leur copie ? Non.
Ils se sont fait plaisir à deux, pour composer leurs contes de fées, et se prétendre qu'ils allaient jouer là un rôle social salvateur.
Le rôle de l'éditeur était de leur crier casse-cou, mais elle ne l'a pas fait.

Professeur Marmotte :
- Halte-là ! Il est si rare de voir des sommités condescendre à vulgariser, et un éditeur prendre le risque de publier une vulgarisation ! Je vous interdis de critiquer cela !

Z'Yeux ouverts :
- Et dans leur spécialité, au moins, la quantique ? C'est tout aussi consternant. Voici une pièce à conviction parmi d'autres, la figure page 87 :

marche d'ivrogne

Et tout le reste est à l'avenant. Evidemment, on peut argumenter qu'ils ont été trahis par leur dessinateur, tout comme Olaf Magnus a été trahi par son dessinateur qui, lui, n'avait jamais vu de skis des lapons et des suédois en Italie. Alors voici la suite :

Mur murant Paris

Et le texte, qui vaut son pesant de cacahuètes :

Citation

La particule est lâchée, cette fois avec une certaine vitesse et les clones se dispersent à nouveau, se cognent contre le mur et rebondissent un certain nombre de fois jusqu'à ce qu'ils sortent par une des portes et se répandent en zigzag à travers la place.

Or, vous aviez chez vous, dans votre salon, la contre-expérience : le canon à électrons de votre téléviseur. Si la physique des électrons était tortillonnante comme ces deux sommités vous l'ont expliqué, aucun téléviseur n'aurait jamais pu fonctionner, aucun oscilloscope cathodique n'aurait jamais pu fonctionner, aucun microscope électronique n'aurait jamais pu fonctionner, aucune des machines graveuses de microprocesseurs qui fabriquent les circuits de toute l'électronique actuelle, n'aurait jamais pu fonctionner, aucun accélérateur d'électrons, ni le synchrotron de l'ESRF n'auraient jamais pu fonctionner, aucun écran radar n'aurait jamais pu fonctionner, etc... Peut-être on aurait pu sauver les triodes, tétrodes et pentodes, peut-être, peut-être aurait-on pu sauver les tubes générateurs de rayons X auxquels nous devons une large partie de la médecine et toute la radiocristallographie, peut-être avec beaucoup de chance, et en changeant la géométrie des anticathodes, mais c'est toute l'architecture de la collimation du faisceau X qui serait très différente, etc...

Professeur Marmotte :
- C'est quand même quelque chose, ça ! Un simple petit savanturier de rien du tout, qui se permet de dire que des sommités écrivent des énormités!

Z'Yeux ouverts :
- Mais alors pourquoi ces deux sommités vous ont-ils asséné de pareilles énormités ? Parce qu'ils sont sûrs que vous n'êtes pas de niveau pour pouffer de rire devant leurs supercheries. Ils sont sûrs de ne pas être pris la main dans ce pot de confiture. Leur vertu scientifique est tout aussi folâtre que la vertu tout court de Dorabella et de Fiordiligi : elle dépend du regard des autres et du qu'en dira-t-on.
Cosi fan tutti !

Oui, pourra-t-on objecter, Mais à l'extérieur de l'enceinte, leurs électrons volent en ligne droite, conformément à l'optique connue ; ce n'est qu'à l'intérieur de l'enceinte mystique qu'ils ont un comportement mystique et farfadique ! Donc comme cela, il y aurait à nouveau deux physiques, comme avant Galilée et Kepler : une physique terrestre, connaissable expérimentalement, et une métaphysique céleste, accessible aux seuls théologiens... Admirez le progrès !

Admirez l'autre victoire de la théologie : en dehors de l'enceinte, leurs électrons demeurent des corpuscules, mais persistent à obéir aux lois de l'optique, avec franges d'interférences... Oui, mais c'est mystique, ce qui prouve encore une fois la supériorité du théologien sur le profane...

Quand ils calculent dans le cadre de leur métier, ces deux sommités emploient le formalisme standard, qui, ouf, demeure ondulatoire et déterministe. Mais quand il s'agit de se faire mousser, et de duper le public, qu'il s'agisse des étudiants ou du grand public, les contes de fées reviennent immédiatement :
La "particule" redevient clairement un corpuscule, avec trajectoire définie, sauf que pour faire hasardeux, la trajectoire se tortille vers toutes les directions, afin d'être la plus longue possible.

Ils expliquent que c'est comme cela qu'ils ont compris Feynman et le principe de moindre action. Or dès 1924, un certain Louis Victor de Broglie avait fait l'union entre le principe de moindre action de Hamilton (en mécanique) avec le principe de Fermat (en optique) : si toute "particule" est ondulatoire, alors le trajet de moindre action est aussi celui qui est isophase, où tous les trajets voisins au premier ordre, arrivent en phase, au premier ordre au moins.
Exception à cet énoncé simplifié : si deux ou plus de deux branches de trajet non simplement connexes sont simultanément empruntées par le quanton (photon, électron, atomes d'hélium neutre, fullérène, molécule d'insuline, etc.) alors ce qui compte est d'arriver en phase, à une ou plusieurs périodes près. Depuis Young et Fresnel, cela s'appelle des interférences.

Visiblement, Omnès et Charpak oublient les apports de Broglie, vieux d'octante ans au moment où ils écrivent, sans doute bien trop récents pour eux... Ah oui, mais depuis le coup d'état de 1927, il n'y a plus en physique que des vainqueurs et des vaincus, et comme Broglie et Schrödinger furent vaincus en 1927, au congrès Solvay, leurs résultats sont passés au Trou de Mémoire par les vainqueurs... L'équation de Schrödinger est soigneusement dé-Schrödinguérisée, entre autres : le terme périodique de sa solution disparait au tout début des manuels après une fugitive apparition limitée à une seule ligne.
Et puis dans la foulée, Omnès et Charpak oublient les apports de la physique du début du 19e siècle, les Thomas Young et Augustin Fresnel déjà cités.

A leur décharge, Feynman aussi l'avait oublié. Jeune étudiant en Licence d'ancien régime, j'étais en 1964-1965 de ceux qui se jetaient en Bibliothèque Universitaire sur les Feynman tout nouveaux, et encore jamais traduits. Comme tous les autres, j'étais fasciné par la conférence spéciale sur le minimum d'action.

Je ne suis plus un jeune débutant, et la faille me saute aux yeux : ce principe de moindre action reste un miracle mathématique tant qu'on ne le rattache pas à l'optique des ondes brogliennes. Il devient alors une évidence physique, simple prolongement des travaux de Christiaan Huyghens et Pierre de Fermat au 17e siècle.

J'insiste pour les débutants : "Quantique", ça désigne "périodique et ondulatoire", tout en le cachant au maximum.
C'est juste codé ainsi pour éviter que vous compreniez quelque chose d'aussi simple. Pourquoi ce codage secret ? Pour que la frontière entre "Nous les initiés qui savons" et "Vous les profanes qui ne savez pas" reste bien étanche. Le narcissisme de meute a ses raisons que la raison ne partage pas.

Michel Talon, chercheur à Jussieu, qui précédemment tempêtait contre la vulgarisation (il est irrité par les cranks qui nous bassinent sur Usenet), m'oppose volontiers l'argument suivant : "Oh ! Mais je connais un physicien de haut niveau qui ne fait pas la confusion que tu dénonces ! Donc personne ne pratique cette confusion dans l'enseignement, voyons !"

Voilà, on a désormais la preuve imprimée que même des physiciens de haut niveau, dont l'un était prix Nobel, pratiquent et enseignent des confusions que je déplore depuis pas mal d'années. Alors des profs d'IUFM, j'vous raconte pas...

Curieux :
- Vous êtes sûr que ce n'est pas une aberration isolée, par deux grands vieillards ?

Z'Yeux ouverts :
- Bon, on tient le coupable premier. Hélas, c'était bien Feynman lui-même.
L'article original de 1948 : "Space-Time approach to Non-Relativistic Quantum Mechanics", occupe les pages 321 à 341 du recueil par Julian Schwinger "Selected Papers on Quantum Electrodynamics", Dover ed.
La mauvaise nouvelle est que les loupes sont indispensables pour lire : c'est vraiment imprimé très réduit.
Les hypothèses de Feynman ne sont pas explicitées et sont soigneusement ensevelies sous le formalisme lagrangien. En fait le mérite de Taylor, Vokos et O'Meara est justement de les avoir mises en évidence, et là seulement leur irréalisme saute aux yeux.
Citation :

This fundamental and underived postulate tells us that the frequency f with which the electron stopwatch rotates as it explores each path is given by the expression : $f=\frac{KE-PE}{h}$ .

Or cette fréquence, explicite chez ces auteurs - merci à eux -, implicite chez Feynman, est totalement fictive, immensément variable, et des millions voire des milliards de fois inférieure à la fréquence réelle, intrinsèque. Or Feynman, interné dans la pensée de groupe issue de la meute de Copenhague, était persuadé que l'onde électronique était fictive, juste un magique artifice de calcul : corpusculistes, ils croyaient aux corpuscules, juste dotés de pouvoirs magiques. Fréquence fictive et irréaliste pour une onde supposée fictive... Le résultat est que les trajets imaginables par Feynman et ses lecteurs étaient bien trop mous et peu exigeants, et que leurs calculs devaient embrasser des espaces gigantesques pour un résultat parfaitement nul. Pas étonnant qu'ils se soient battus avec des intégrales toutes divergentes, bien que condamnées à donner zéro...

Harceleur Marmotte :
- Tout ça, c'est juste parce que vous êtes jaloux des succès féminins de Feynman !

Z'Yeux ouverts :
- Finalement les tortillonnasses de Charpak et Omnès ne sont que les symptômes poussés au delà des limites de l'absurde, d'une maladie collective.

Un électron réel ou un neutron réel ont des propriétés bien plus contraignantes que celles postulées par ce genre d'auteurs.

Voici deux illustrations scannées du Greiner :

Wolfgang Greiner. Quantum Mechanics, special chapters. Springer Verlag 1989. Chapitre 13.1 Action Functionnal in Classical Mechanics and Schrödinger's Wave Mechanics.
Lui non plus n'explicite pas la fréquence fictive utilisée par Feynman. Et là sont dessinées des tortillonnasses en guise de trajectoire.

Cet irréalisme total découle du choix initial fait par Feynman d'une "onde fictive", à l'horloge fictive, où il confond vitesse de phase et vitesse de groupe.
Mais bon, il avait été élevé en tribu corpusculariste... A Joseph Louis Lagrange, qui travaillait au 18e siècle, on pardonnera volontiers d'avoir élaboré un formalisme non relativiste... Richard Feynman est moins pardonnable d'être retourné au formalisme lagrangien, non relativiste donc, qui lui donnait une fréquence donc des contraintes de Huyghens et de Fermat totalement irréalistes, si contraires à l'expérience. C'est la conséquence d'avoir été élevé chez les corpuscularistes.

Harceleur Marmotte :
- Tout ça, c'est juste parce que vous êtes jaloux des succès féminins de Feynman à Cornell ! Comment osez-vous contester un prix Nobel ?

Curieux
- Monsieur z'Yeux Ouverts, vous vous êtes laissé emporter par votre sujet, aussi c'est moi qui vais résumer.
Vous ne croyez plus aux corpuscules, vous prétendez qu'ils n'existent jamais (sauf peut-être les noyaux atomiques, mais il faudra y revenir), mais qu'il n'y a que des ondes, progressives ou stationnaires. J'ai bon ?
Vous ne croyez plus à la flèche du temps, au moins à l'échelle quantique. A cette échelle vous ne voyez que des équations symétriques par rapport au temps.
Du coup, à la fois vous êtes relativiste et vous ne l'êtes pas, puisque vous admettez des actions à rebrousse-temps, qu'on n'admet pas en relativité.
Vous donnez à l'absorbeur une importance que vos concurrents ignorent. A vos yeux, l'absorbeur est aussi causal que l'émetteur, pour tout photon ou toute particule lancée.

Z'Yeux ouverts
- Votre résumé est excellent. C'est un plaisir que d'avoir en face un curieux aussi curieux que vous, et dont la patience soit au niveau du nécessaire pour tout comprendre.
De 1905 à 1923, la relativité est une théorie strictement macroscopique. Il fallut attendre de Broglie en 1923 et surtout Dirac en 1928 pour que l'intégration à la quantique se fasse. Et grâce à Dirac, apparaissent explicitement les composantes à rebrousse-temps, à fréquences négatives et énergies négatives, considérées avec répugnance et méfiance par le restant de la peuplade.
Une autre différence est fondamentale : nous ne plaçons pas du tout le hasard au même endroit. Les copenhaguistes le placent durant la trajectoire. A leurs yeux le quanton n'est soumis individuellement à aucune loi physique durant tout le temps qu'on ne le regarde pas, mais ne s'y soumet que statistiquement, sur les grands nombres. C'est magique !

Curieux
- Vous n'avez pas réussi à m'expliquer le spin, qui reste un grand mystère pour moi. Vous aviez promis d'expliquer plus tard les matériaux ferromagnétiques et ferrimagnétiques. Et il faut nous expliquer plus clairement ce que sont les organisations atomiques et moléculaires, puisque vous avez descendu en flammes les modèles planétaires, mais pas expliqué quoi au juste à la place.

Z'Yeux ouverts
- Hé bien pas si simple de vous donner dès aujourd