La physique moderne englobe les progrès révolutionnaires de la physique qui ont émergé à la fin du XIXe et au début du 20e siècle, modifiant fondamentalement notre compréhension de l'univers. Il se décompose en diverses branches, chacune se concentrant sur des aspects spécifiques:
1. Mécanique quantique:
* Définition: La mécanique quantique traite des propriétés physiques de la nature à l'échelle des atomes et des particules subatomiques. Il explore la dualité vague-particules de la matière, les niveaux d'énergie quantifiés et la nature probabiliste des phénomènes quantiques.
* Concepts clés: États quantiques, fonctions d'onde, opérateurs, principe d'incertitude de Heisenberg, enchevêtrement quantique, tunneling quantique.
* Applications: Lasers, transistors, énergie nucléaire, imagerie médicale (IRM, analyses TEP).
2. Relativité:
* Définition: La théorie de la relativité, développée par Albert Einstein, a révolutionné notre compréhension de l'espace, du temps, de la gravité et de l'univers. Il englobe à la fois la relativité spéciale, traitant de la vitesse constante et de la relativité générale, englobant la gravité et accélérer les cadres.
* Concepts clés: Relativité spéciale:dilatation du temps, contraction de longueur, équivalence d'énergie massive (E =MC²). Relativité générale:lentille gravitationnelle, trous noirs, courbure de l'espace-temps.
* Applications: Systèmes GPS, Comprendre l'évolution de l'univers, étudiant les trous noirs.
3. Physique nucléaire:
* Définition: La physique nucléaire étudie la structure, les propriétés et les interactions des noyaux atomiques. Il étudie la désintégration radioactive, la fission nucléaire et la fusion et les propriétés des forces nucléaires.
* Concepts clés: Nucleons (protons et neutrons), forte force nucléaire, isotopes radioactifs, réactions nucléaires.
* Applications: Énergie nucléaire, traitements médicaux (radiothérapie), datation radioactive, armes nucléaires.
4. Physique des particules (physique à haute énergie):
* Définition: La physique des particules explore les éléments constitutifs fondamentaux de la matière et les forces régissant leurs interactions. Il étudie les particules élémentaires telles que les quarks, les leptons et les bosons.
* Concepts clés: Modèle standard de physique des particules, de quarks, de leptons, de bosons de jauge, de boson de Higgs.
* Applications: Développement de nouveaux matériaux, accélérateurs avancés de particules, explorant les origines de l'univers.
5. Physique de matière condensée:
* Définition: La physique de la matière condensée étudie le comportement collectif d'un grand nombre d'atomes et de molécules dans les solides, les liquides et les plasmas. Il se concentre sur des propriétés telles que la conductivité, le magnétisme et la superfluidité.
* Concepts clés: Structure cristalline, phonons, condensat de Bose-Einstein, supraconductivité, magnétisme.
* Applications: Semi-conducteurs, transistors, supraconducteurs, lasers, dispositifs de stockage magnétiques.
6. Physique des astrroparticules:
* Définition: La physique des astroparticules combine la physique des particules et l'astrophysique pour étudier l'univers aux énergies les plus élevées et explorer les rayons cosmiques, la matière noire et les neutrinos.
* Concepts clés: Rayons cosmiques, matière noire, neutrinos, ondes gravitationnelles, rayonnement de fond micro-ondes cosmique.
* Applications: Comprendre l'univers précoce, à la recherche de matière noire et d'autres particules exotiques.
7. Physique atomique:
* Définition: La physique atomique se concentre sur la structure, les propriétés et les interactions des atomes. Il étudie la disposition des électrons dans les atomes, leurs niveaux d'énergie et leurs interactions avec le rayonnement électromagnétique.
* Concepts clés: Spectres atomiques, configuration d'électrons, transitions atomiques, lasers.
* Applications: Technologie laser, spectroscopie, horloges atomiques.
8. Physique du plasma:
* Définition: La physique du plasma étudie les propriétés et le comportement des gaz ionisés (plasmas), qui constituent la majorité de l'univers. Il étudie des phénomènes comme le confinement magnétique, les vagues et les instabilités.
* Concepts clés: Ondes plasmatiques, confinement magnétique, instabilités de plasma, énergie de fusion.
* Applications: Énergie de fusion, propulsion plasmatique, technologies d'éclairage, fabrication de semi-conducteurs.
Cette liste donne un aperçu complet des grandes branches de la physique moderne. Il est important de noter que ces champs sont interconnectés et se chevauchent souvent, contribuant à une compréhension plus profonde de l'univers et de ses lois.
