MAX PLANCK

MAX PLANCK 1858-1947

Max Karl Ernst Ludwig Planck est un physicien allemand, né dans une famille nombreuse et bourgeoise, le 23 avril 1858 à Kiel, dans le duché de Schleswig, la région actuelle du Schleswig du Sud en Allemagne.
Max Planck fait ses études secondaires à Munich où son père enseigne. En 1878, il soutient sa thèse de doctorat sur « le second principe de la thermodynamique » et la notion d'entropie.
En 1887, Planck se marie avec Marie Merck (1861 - 1909) et s'installe à Grunewald, dans la banlieue de Berlin. Il aura quatre enfants, tous morts avant lui.
Passionné par la thermodynamique, l'électromagnétisme et la physique statistique, Planck s'éloigne du modèle atomiste des gaz de Maxwell et Boltzmann et il opte pour l’hypothèse de la matière continue mais finira, sans vraiment l'accepter, par se rallier malgré tout à l'atomisme dès 1890.
Le rayonnement électromagnétique du corps noir est l'un des problèmes à résoudre et Planck membre de l'Académie royale des sciences et des lettres de Berlin y travaille dès 1894.
En 1899, il introduit la constante de Planck h (voir nota), et la constante de Boltzmann (k) en même temps que la notion des quanta.
En octobre 1900, il détermine la loi de répartition spectrale du rayonnement thermique du corps noir, et présente sa découverte à la société de physique de Berlin. C’est la naissance de la théorie des quanta, qu'il n'approfondira pas. C'est Albert Einstein qui s'en chargera. Max Planck sera, l'un des premiers soutiens d'Einstein.
La théorie ondulatoire de la lumière prédisait qu'il devait y avoir beaucoup plus de rayonnement émis à très courtes longueurs d'onde et donc une quantité d'énergie beaucoup plus élevée que ce qui était observé. Planck émet alors une étonnante idée, sans en maitriser l'interprétation. La lumière serait émise par paquets discrets, ou quanta (pluriel de quantum) et un quantum de lumière d'une longueur d'onde donnée possèderait une énergie donnée (E=hν). En d'autres termes, il faut stocker une certaine quantité d'énergie, un quantum, avant d'émettre de la lumière de courte longueur d'onde.

L'idée de Planck a permis d'expliquer pourquoi il y avait bien moins de rayonnement à courte longueur d'onde que ce que la théorie prévoyait.
Cette relation entre énergie et longueur d'onde est géniale, c'est un concept clé de la mécanique quantique et de la théorie des champs. Plus tard cette relation sera même étendue aux particules massives.
En 1912 il est nommé secrétaire perpétuel du comité de physique.
En 1913, il est nommé recteur de l'université de Berlin.
En 1918, il reçoit le prix Nobel de physique pour sa découverte des quanta d'énergie.
En 1921, il est lauréat de la médaille Liebig.
En 1927 il reçoit la médaille Franklin pour sa notion de quantum d'énergie et en 1929 la médaille Copley.
La « médaille Max-Planck » de physique est créée, elle lui sera conjointement attribuée avec Einstein en 1929.
En 1930, Planck est président de la société Kaiser Wilhelm Gesellschaft, en l'honneur du kaiser Guillaume qui deviendra après la Seconde Guerre mondiale la Société Max-Planck, l'une des grandes institutions de la recherche allemande.
Planck publia plusieurs ouvrages, le Principe de la conservation de l'énergie (1887), le Précis de thermochimie (1893), le Cours sur la théorie du rayonnement thermique (1906), un Cours de thermodynamique en 9 éditions entre 1897 et 1930.
Max Planck est mort le 4 octobre 1947 à Göttingen, dans la Bizone en Allemagne.

N. B. : La constante de Planck h, est utilisée pour décrire la taille des quanta. Cette constante joue un rôle central dans la mécanique quantique, elle relie notamment l’énergie d’un photon (E) à sa fréquence ν (lettre grecque nu) : E=hν, formule qu'il a exposée le 14 décembre 1900. h permet de limiter l'excitation des oscillateurs qu'il utilise. À l'époque, cette formule n'est considérée que comme un artifice de calcul mathématique. C'est Albert Einstein qui va développer la quantification en étudiant l'effet photoélectrique.

Image : L'idée de photons surgit au début du 20è siècle alors que Max Planck réfléchissait au rayonnement émis par les objets lorsqu'on les chauffe. Crédit image : Max Planck en 1901. Archives fédérales allemandes (Deutsches Bundesarchiv) .