« Dessine moi un atome » : quand le Petit Prince jouait aux billes

Depuis l’Antiquité, l’idée des atomes a fait son chemin : on a étudié les gaz, les liquides, les solides et décrit les transitions entre ces états.

On a même pu voir ces petites boules.
D’où l’idée d’utiliser différents « jeux de billes » pour modéliser l’organisation et la dynamique des atomes dans la matière : gaz, liquides, cristaux, verres.
Et pourquoi pas des atomes « sur mesure » ?
Et des atomes qui marcheraient ?

Conférence à 18h30 dans l’amphi Langevin
ESPCI ParisTech.
10 rue Vauquelin,
75005 Paris

Les atomes : une idée qui a fait son chemin

Démocrite, par Antoine Coypel (Musée du Louvre).

Démocrite introduisit la théorie atomistique, soutenant l’idée que la matière est constituée de grains indivisibles. Mais, la position d’Aristote selon lesquelles la matière est faite de cinq éléments : la terre, l’eau, l’air, le feu et l’éther, l’emporta jusqu’au XIX^e siècle.

John Dalton (1766-1844)

Dalton et Einstein imposèrent définitivement la théorie atomistique. En particulier, Einstein montra en 1905 que le mouvement incessant des atomes se traduit par des mouvements d’objets que l’on peut visualiser.

Albert Einstein (1879-1955)

Il écrit un article fameux sur le ‘’mouvement brownien’’ de petites particules en suspension dans un liquide, qui est la première preuve expérimentale de l’existence de l’atome.

Aujourd’hui, on peut observer directement, et manipuler individuellement, les atomes grâce à de nouveaux microscopes, comme le microscope à effet tunnel.

Quelques atomes de fer sur une surface de cuivre. Ils ont été assemblés de façon à former le caractère kanji signifiant ‘’atome’’. (cliché IBM)

Entre temps, on a compris comment la matière est organisée et comment les atomes (et les molécules, qui sont des agrégats de quelques atomes) la constituent. Désordonnés et libres de leur mouvement dans les gaz, ils deviennent serrés les uns contre les autres et rigoureusement ordonnés dans les cristaux. Les liquides représentent l’état intermédiaire.

Les trois états de la matière : gaz, liquide, solide (illustration Larousse)

Si l’image de l’atome sous la forme d’une petite boule décrit bien la réalité de la chimie et de la physique, on peut se demander comment les mouvements et l’organisation de la matière seraient affectés s’ils étaient de forme plus complexe, voire asymétrique. Une nouvelle démarche scientifique, qui commence à donner des résultats intéressants, en particulier dans des domaines a priori très éloignés comme la compréhension du vol d’oiseaux en groupe ou du comportement des bancs de poissons.

Groupe d’étourneaux en vol.
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