ARNOLD SOMMERFELD: BIOGRAPHIE, MODÈLE ATOMIQUE, CONTRIBUTIONS - ARTE - 2025

Arnold Sommerfeld (1868-1951) était un physicien allemand, surtout connu pour avoir développé la théorie atomique avec Bohr il y a plus d'un siècle. Il a été l'un des fondateurs de la physique théorique, qui est devenue une discipline indépendante grâce à ses contributions, aux côtés des travaux de Max Planck, Albert Einstein et Niels Nohr. Il est considéré comme un pionnier de la physique quantique et atomique.

Aujourd'hui, l'atome de Bohr-Sommerfeld et la constante de structure fine sont encore des concepts utilisés par les physiciens. Certains chercheurs ont associé le nom de Sommerfeld à la première école moderne de physique théorique. Ses contributions ont également été reflétées dans le manuel Structure atomique et raies spectrales, très importantes en physique atomique.

Source: GFHund, via wikimedia commons.

Ce livre de sa paternité s'est répandu dans le monde entier, a été traduit en plusieurs langues et a été un pilier dans la formation de nombreux étudiants dans le domaine de la physique nucléaire.

Biographie

Son nom complet était Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. Le physicien allemand est né le 5 décembre 1868 à Königsberg, en Allemagne.

Ses parents étaient Cäcile Matthias et Franz Sommerfeld, un médecin de l'époque. Le couple a eu plus d'enfants: Walter, né en 1863, était le frère aîné d'Arnold, qui avait également une sœur. Margarethe avait deux ans de moins qu'Arnold mais n'a vécu que 10 ans car elle était atteinte de scarlatine.

Dès son plus jeune âge, Arnold a montré beaucoup d'intérêt pour les arts et était même très talentueux.

Études

Son intérêt pour les arts s'est reflété dans les études qu'il a menées dans sa ville natale de Königsberg. Il a montré une passion particulière pour la littérature, en particulier pour les œuvres classiques d'auteurs allemands. Il n'avait pas de notes exceptionnelles dans toutes les matières, même s'il n'était pas non plus un mauvais élève.

Avant de commencer l'université, l'idée qui lui tournait la tête était de se consacrer à l'industrie de la construction, un domaine dans lequel un membre de sa famille avait déjà travaillé.

Le seul problème que Sommerfeld a trouvé était que pour travailler dans le domaine du génie civil, il aurait dû quitter sa ville natale et s'installer dans une ville qui avait une université technique où des études étaient enseignées qui lui serviraient pour sa carrière.

À l'Université Albert de Königsberg, du nom de son fondateur, il ne pouvait pas étudier l'ingénierie. Mais comme il n'était pas très sûr de la carrière qu'il voulait choisir, le déménagement a pris le pas sur la banquette arrière et il a préféré rester proche de sa famille.

Stade universitaire

Au cours du premier semestre, il s'est orienté sur les cours enseignés à l'institution. Il s'est inscrit à des cours sur l'économie, la politique économique, l'ethnographie, les partis politiques, le calcul, le droit civil allemand, la critique de Kant et les principes fondamentaux de l'éthique.

Après avoir terminé ce premier semestre, Sommerfeld a commencé à concentrer son programme sur des cours qui avaient une base plus technique, mais il a continué sans se concentrer sur le domaine de la physique. En fait, son intérêt principal était dans le domaine des mathématiques.

Il a passé six ans à l'université, a obtenu un doctorat et a acquis la confiance nécessaire pour affronter son avenir. Parmi ses professeurs, il compte des personnalités telles que Ferdinand von Lindemann, Adolf Hurwitz, David Hilbert et aussi le physicien Emil Wiechert.

Stade militaire

Après avoir terminé ses études universitaires, Sommerfeld a rempli ses obligations dans le domaine militaire en tant que volontaire pendant un an. Il faisait partie du régiment d'infanterie de Königsberg, même si ce n'était pas un travail qu'il aimait beaucoup; il considérait le travail militaire d'un soldat comme quelque chose de fastidieux.

L'un des avantages d'avoir été formé pour le régiment d'infanterie était qu'il était à Königsberg et restait donc près de chez lui. Même en raison du caractère volontaire de son travail, il pouvait dormir chez lui.

Course

Après avoir rempli ses obligations dans le monde militaire et après avoir obtenu un doctorat, il a déménagé à Göttingen en 1891 pour travailler à l'Université de cette ville. À Göttingen, il a enseigné des cours de mathématiques et de physique théorique. Il a également été assistant de Felix Klein, mathématicien bien connu de l'époque.

En 1897, il est allé à l'Université Clausthal Zellerfeld, à Goslar, où il a également enseigné pendant trois ans avant de déménager à Aix-la-Chapelle. À l'université de la ville, il a été professeur d'ingénierie technique.

Étant professeur de physique théorique à Munich, entre 1906 et 1931, c'est à ce moment-là qu'il a achevé ses travaux les plus pertinents. Il est venu à Munich pour remplacer le physicien Ludwig Boltzmann en tant que professeur de physique théorique. En plus il était en charge de la direction de l'Institut d'Education Théorique qui était à Munich à l'Université de l'Etat.

Mort

Arnold Sommerfeld est décédé le 26 avril 1951. Sa mort est survenue à Munich, où il a été victime d'un accident de la route en marchant avec ses petits-enfants.

Fin mars, le physicien allemand se promenait chez lui à Munich avec ses petits-enfants, lorsqu'il a été heurté par une voiture. Au bout de dix jours, il a perdu connaissance et peu de temps après, il est décédé des suites de l'accident.

Modèles atomiques

Son travail principal a eu lieu en 1915 lorsque, avec le physicien danois Niels Bohr, il a été chargé de transformer certains aspects de la théorie atomique. Pour cela, les deux scientifiques se sont appuyés sur d'autres théories, telles que quantique et relativiste.

Sa motivation était basée sur le fait que la théorie atomique avait des défauts lorsqu'il s'agissait d'expliquer ce qu'étaient des atomes complexes.

Dans les idées que Sommerfeld et Bohr ont soulevées, ils ont expliqué que les orbites faites par les électrons étaient de forme elliptique. De plus, ces orbites avaient un autre nombre quantique, considéré comme secondaire.

L'importance de ces nombres quantiques, à la fois secondaires et principaux obtenus par Bohr, était qu'il déterminait si l'électron avait un moment cinétique. C'était pertinent car cela nous permettait de déterminer si l'électron avait de l'énergie cinétique.

Il a également parlé de la présence d'un troisième nombre quantique, appelé magnétique. Ce nombre avait pour fonction d'établir l'inclinaison du plan de l'orbite.

Pour l'année 1916, le physicien allemand Friedrich Paschen a montré que les idées de Sommerfeld étaient correctes, mais ce n'était pas une théorie définitive car elle ne résolvait pas certains problèmes.

problèmes

Le système périodique des éléments et le comportement au niveau chimique qu'ils avaient eu une meilleure explication grâce au modèle atomique appelé Bohr-Sommerfeld. Mais l'apport d'autres études était également nécessaire pour cela. Par exemple, il a bénéficié de découvertes ultérieures.

Comme Wolfgang Pauli, en 1924, qui déclarait que la présence de deux électrons ne pouvait pas se produire en même temps s'ils avaient le même nombre quantique. De plus, un quatrième nombre quantique a été introduit en 1924 grâce aux avancées de Goudsmit et Unlenbeck.

Ce sont les idées de la mécanique quantique des ondes qui ont permis une meilleure analyse des spectres. Enfin, ce modèle de Bohr-Sommerfeld a ensuite été remplacé par un modèle reposant sur la mécanique des vagues.

Autres contributions

Le travail de Sommerfeld lui a permis de développer plus d'idées dans le domaine. De ses applications de la théorie à des problèmes techniques, la théorie qu'il a développée du frottement des lubrifiants et ses contributions à la télégraphie sans fil étaient les plus connues.

Ses contributions dans d'autres domaines étaient également pertinentes, en particulier lorsqu'il a travaillé sur la théorie classique de l'électromagnétisme.

Son travail d'enseignant a également été une grande contribution au monde scientifique. À partir de 1906, à son arrivée à l'Université de Munich, il forme plusieurs générations de physiciens théoriciens. Ses étudiants comprennent huit lauréats du prix Nobel.

C'était important pour introduire les deuxième et troisième nombres quantiques, mais aussi la théorie de l'onde des rayons X.

Au cours de la dernière étape de sa carrière, l'Allemand était en charge d'utiliser la mécanique statistique pour expliquer certains comportements. Plus précisément, il a expliqué les propriétés électroniques des métaux.

Il a joué un rôle de premier plan dans l'établissement du Journal of Physics en 1920. Cette publication a servi à publier et à examiner de nombreux ouvrages dans le domaine de la physique.

Œuvres publiées

Sommerfeld a publié plusieurs ouvrages tout au long de sa carrière. Deux de ses travaux ont été les plus remarquables, comme c'est le cas des Atomes et des raies spectrales et le texte d'Introduction à la physique théorique.

Au total, il y avait plus de 10 livres qui ont été écrits, certains d'entre eux ont plusieurs volumes. En plus des nombreux articles qu'il a écrits sur ses idées et ses découvertes.

prix Nobel

Sommerfeld est le protagoniste de l'un des cas les plus curieux du monde scientifique. Malgré toutes les contributions qu'il a apportées, il n'a jamais reçu de prix Nobel de physique.

C'est encore plus curieux si l'on tient compte du fait qu'il est le physicien avec le plus de nominations dans l'histoire du prix Nobel. Il a un total de 84 candidatures, qui se sont accumulées entre les années 1917 et 1951.

Seulement en 1929, il avait neuf nominations. Et l'année de sa mort, il en reçut quatre autres.

Bien qu'il n'ait jamais reçu le prix, il a l'honneur d'être le physicien avec les étudiants les plus gagnants.

Références

1. Arnold Sommerfeld - physicien allemand. Récupéré de britannica.com
2. Beléndez, A. (2017). Sommerfeld: l'éternel candidat au prix Nobel. Récupéré de bbvaopenmind.com
3. Eckert, M. (2013). Arnold Sommerfeld. New York, NY: Springer.
4. Izquierdo Sañudo, M. (2013). Évolution historique des principes de la chimie.: Uned - Université nationale.
5. Seth, S. (2010). Fabriquer le quantum. Cambridge, Massachusetts: MIT Press.