La double nature onde-particule

Dans le précédent article nous nous sommes intéressés à la double nature de la lumière qui est composée d'ondes électromagnétiques et de photons. On peut alors se demander si cette double nature onde-particule existe aussi dans d'autres domaines que celui de la lumière.

La double nature de la matière
Après les travaux des prix Nobel de Physique Planck et Einstein sur les photons, en 1924 Louis de Broglie, un autre prix Nobel de Physique, va plus loin en montrant que l'on peut associer à toute particule de masse m un comportement ondulatoire. L'onde associée a pour longueur  λ = h / mv, h étant la constante de Planck, m la masse de la particule, v sa vitesse.

La nature ondulatoire de l'électron
En particulier l'électron, cette particule élémentaire de l'Univers, possède les propriétés précédentes.
On peut observer avec un faisceau d'électrons des phénomènes de diffraction et d'interférence montrant sa nature ondulatoire comme pour la lumière.

Un microscope électronique

Dans un microscope électronique, le faisceau d'électrons envoyés sur un objet a une longueur d'onde (que l'on calcule avec la relation de Louis de Broglie donnée plus haut) beaucoup plus petite que celles d'un faisceau de lumière d'un microscope optique d'où une résolution (la plus petite distance séparant deux points) beaucoup plus petite et un grandissement (le rapport du diamètre de l'image à celui de l'objet) beaucoup plus grand.  
Un écran fluorescent transforme ensuite l'image électronique en une image visible.                                                            

La double nature du son
Le son est aussi constitué d'ondes sonores et de particules analogues aux photons et aux électrons: les phonons. Un phonon est un quantum d'énergie de vibration du son dans un cristal.

La double nature de la gravitation
On pourrait aussi considérer la gravitation (l'attraction newtonienne) comme étant formée à la fois d'ondes gravitationnelles (voir mon article la gravitation selon Einstein du 22/03/2014) et de particules élémentaires, les gravitons. Le graviton serait un boson que l'on cherche toujours. Mais on ne désespère pas de le trouver, on a bien trouvé le boson de Higgs!


La dualité onde-particule a soulevé bien des problèmes! Une science aux débouchés innombrables est alors apparue: la physique quantique. Mais ceci est une autre histoire!