Louis Victor de Broglie, prince, puis septième duc de Broglie (prononcé en France ), né le à Dieppe et mort le à Louveciennes Extrait de la page 141, est un mathématicien et physicien français. À seulement , il devient lauréat du prix Nobel de physique de 1929 , qui a révolutionné la physique en généralisant à toute la matière la dualité onde-corpuscule proposée par Einstein pour la lumière.
Biographie Louis de Broglie, fils de Victor de Broglie (1846-1906), duc de Broglie, et de son épouse, Pauline de La Forest d'Armaillé, est issu de la maison de Broglie. À ce titre, il compte d'illustres ancêtres tels les , le banquier et ministre de Jacques Necker et sa fille Germaine de Staël. Comme tous les membres cadets mâles de cette famille, il porte d'abord le titre de prince de Broglie et c'est sous ce titre qu'il sera connu durant la plus grande partie de sa carrière. Ce n'est que le , à la mort sans enfant survivant de son frère aîné, le duc Maurice de Broglie, qu'il devient à son tour duc de Broglie à l'âge de 68 ans.
Il est licencié ès lettres (en histoire) à en 1910. Ensuite, il est initié à la physique par son frère aîné, Maurice, à l'époque secrétaire du Congrès Solvay qui réunit les plus éminents physiciens du monde. Louis de Broglie découvre ainsi les minutes du congrès de 1911 en avant-première. Selon son frère, la lecture de celles-ci provoque et il se destine entièrement à la physique. Il passe dès lors une licence de sciences en deux ans en 1913.
Il fait son service militaire, en , au régiment des radiotélégraphistes du Mont-Valérien ; il est affecté durant la Première Guerre mondiale à l’émetteur de radio de la tour Eiffel mis en place par Gustave Ferrié ; simple sapeur en 1913, il termine la guerre avec le grade d'adjudant.
Dès 1923, dans trois notes à l’Académie des sciences, il pose l'hypothèse d'une onde associée aux particules de matière donnant les bases de la mécanique ondulatoire à l'origine de la physique quantique. L'année suivante, à , il expose sa théorie dans une thèse de doctorat en physique théorique, soutenue devant un jury comprenant Paul LangevinPaul Langevin envoie la thèse de Louis de Broglie à Albert Einstein. Ce dernier réagit en disant à ce sujet que Louis de Broglie a . Entretien avec Louis de Broglie, Académie des sciences, 1er janvier 1967. et Jean PerrinBiographie Nobel, Biographie Nobel, sur le site nobelprize.org.Recherches sur la théorie des Quanta, thèse de Louis de Broglie, sur le site Thèses en ligne.. Quatre ans plus tard, cette thèse lui vaut d’être nommé maître de conférences à la faculté des sciences de l’université de Paris (Institut Henri-Poincaré), puis, un an plus tard, de recevoir en 1929, à , le prix Nobel de physique pour sa « découverte de la nature ondulatoire de l’électron ».
Auparavant sa thèse avait été confirmée par deux expérimentateurs américains, Davisson et Germer, qui avaient mis en évidence des interférences et diffractions d’électrons par un cristal.
Ses travaux sur les « ondes de matière » établissent la dualité onde-corpuscule, c'est-à-dire que toutes les particules, et pas seulement les photons comme l'avait prouvé Einstein, sont à la fois énergie et masse.
En , il obtient la chaire de physique théorique de l’Institut Henri-Poincaré, succédant à Léon Brillouin. En 1934, il édifie une théorie de la lumière, dite théorie de la fusion ou théorie des particules à spin, qui suppose le photon constitué d'une particule et de son antiparticuleUne nouvelle conception de la lumière, Hermann, Paris, 1934, Exposés de physique théorique, fascicule XIII..
Il enseigne à la faculté des sciences de Paris jusqu'en 1962, y dirigeant les études et les thèses de nombreux étudiants.
À l'Institut Après en avoir été trois fois lauréat, en 1926, 1927 et 1929, il est élu le membre de l’Académie des sciences, dont il deviendra secrétaire perpétuel en 1942, jusqu'à sa démission, le .
Louis de Broglie est élu à l’Académie française, en même temps qu'André Siegfried et Louis Pasteur Vallery-Radot, à l'unanimité des , le , deux mois après la Libération de Paris. Du fait de l'Occupation allemande pendant quatre ans, l'Académie comptait une douzaine de membres décédés, plusieurs autres en exil ou emprisonnés, et ne put réunir que dix-sept votants, trois de moins que le quorum exigé. Néanmoins les trois élections ont été considérées comme valides et les trois nouveaux académiciens ont pris part aux élections suivantes, avant d'avoir été reçus en séance solennelle.
Elu au premier fauteuil de l'Académie, il y succède à Émile Picard. Sa réception officielle a lieu le , donnant l’occasion d’une scène inédite depuis trois siècles : l’accueil d’un académicien par son propre frère, le duc Maurice de Broglie.
Œuvre scientifique L'œuvre de Louis de Broglie est abondante : 153 mémoires et 46 autres ouvrages et livres, dont certains de haute vulgarisation (Matière et Lumière, Sur les sentiers de la science, Certitudes et incertitudes de la science, Recherches d'un demi-siècle).
Il est admis membre étranger de la Royal Society britannique en 1953.
De Broglie est le premier scientifique de haut niveau à avoir demandé la création d'un laboratoire multinational, proposition qui a conduit à la création de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN).
Il prend sa retraite en 1962. Les années suivantes il introduit une troisième grande théorie, dite de la particule isolée ou thermodynamique cachée des particules, qui propose de considérer la mécanique comme un cas particulier de la thermodynamique, et qui introduit un début d'explication de l'indétermination ou incertitude quantiqueComptes rendus de l'Académie des sciences, 257, 1963, p. 1822. .. Ses deux dernières notes à l'Académie portent Sur les véritables idées de base de la mécanique ondulatoireAndrier, Bernard ; Herry, Michel et Ramette, Jacques « Hommage à Louis de Broglie », 23 novembre 2011.Comptes rendus de l'Académie des sciences, 277, série B, 1973, p. 71-73. et Sur la réfutation du théorème de BellComptes rendus de l'Académie des sciences, 278, série B, 1974, p. 721.. Son dernier texte, en 1979, est un plaidoyer sur la Nécessité de la liberté dans la recherche scientifiqueAnnales de la Fondation Louis de Broglie, 4, n° 1, 1979, p. 62-62..
Dernières années Mais son esprit se brouille progressivement et sa santé décline. À la fin de l’été 1981, après une opération pour une affection rénale, il perd complètement la mémoire et devient totalement dépendant. Il séjourne plusieurs années à l’hôpital américain de Neuilly et passe les derniers mois de sa vie dans une clinique, à LouveciennesGenelle, Alexandre, « Biographie de Louis de Broglie », Lycée Louis de Broglie, 22 décembre 2015.. Il y décède le .
Ses obsèques ont lieu à l’église Saint-Pierre de Neuilly-sur-Seine.
Contrairement à de nombreux membres de sa famille, il n’est pas inhumé au cimetière privé de Broglie (Eure) mais au cimetière ancien de Neuilly-sur-SeineCimetières de France et d’ailleurs, « Broglie (27) : cimetière »., , .
thumb|285px|La tombe de Louis de Broglie au cimetière ancien de Neuilly-sur-Seine (Hauts-de-Seine).
Célibataire, il meurt sans descendance et son cousin Victor-François de Broglie (1949-2012), issu d'une branche collatérale, lui succède comme de Broglie (1987-2012).
Principales théories Matière et dualisme onde-corpuscule
« L’idée fondamentale de [ma thèse de 1924] était la suivante : « Le fait que, depuis l’introduction par Einstein des photons dans l’onde lumineuse, l’on savait que la lumière contient des particules qui sont des concentrations d’énergie incorporée dans l’onde, suggère que toute particule, comme l’électron, doit être transportée par une onde dans laquelle elle est incorporée […] Mon idée essentielle était d’étendre à toutes les particules la coexistence des ondes et des corpuscules découverte par Einstein en 1905 dans le cas de la lumière et des photons. » « À toute particule matérielle de masse m et de vitesse v doit être associée une onde réelle », reliée à la quantité de mouvement par la relation :
où est la longueur d'onde, la constante de Planck, la quantité de mouvement, la masse au repos, sa vitesse et la célérité de la lumière dans le vide.
Cette théorie posait les bases de la mécanique ondulatoire. Elle fut soutenue par Einstein, confirmée par les expériences de diffraction des électrons de Davisson et Germer. Par leurs travaux Schrödinger et Max Born l'ont généralisée, mais en remplaçant son « onde réelle » par une onde de probabilité.
Le caractère purement statistique de cette généralisation n’était pas approuvée par de Broglie. Il disait « que la particule doit être le siège d’un mouvement périodique interne et qu’elle doit se déplacer dans son onde de façon à rester en phase avec elle, [fait] ignoré des physiciens quantistes actuels [qui ont] le tort de considérer une propagation d’onde sans localisation de particule, ce qui était tout à fait contraire à mes idées primitives. » Il soutenait que
Du point de vue philosophique, sa théorie des ondes de matière est de celles qui ont le plus contribué à ruiner l’atomisme de jadis, en ce que la théorie d'Einstein limitait la dualité onde-corpuscule aux seuls photons de l'électromagnétisme.
Non nullité et variabilité de la masse propre des particules Louis de Broglie a maintenu tout au long de sa carrière une conception réaliste forte de la dualité onde-corpuscule. Deux aspects particulièrement notables apparaissent dans ses travaux : Il attribuait au photon et au neutrino une masse propre (masse au repos) non nulle, quoique extrêmement faibleP. T. Landsberg, Mécanique Ondulatoire du Photon et Théorie Quantique des Champs. Par L. de Broglie, The Mathematical Gazette, vol. 34, n° 309, septembre 1950, pp. 233-234 : « The author deviates, however, from the generally accepted view, in regarding photons, like mesons, as particles of non-zero rest mass » (en ligne).. Il considérait que la masse propre des particules n’est pas constante, mais variable selon leur état de mouvement et leur environnement. Cette idée s’inscrit dans sa recherche d’une dynamique relativiste des particules à masse variable.
En 1934, de Broglie développe sa théorie de la fusion (ou « mécanique ondulatoire du photonLa mécanique ondulatoire du photon : une nouvelle théorie de la lumière, Paris: Hermann, 1942 (aperçu en ligne). »). Il y démontre l’identité mathématique entre l’onde électromagnétique associée au photon et la fusion des ondes de deux particules de spin ½ (typiquement un neutrino et son antineutrino)Matière et lumière, Paris: Albin Michel, 1937, p. 153 : « L’idée se présente donc de considérer le photon comme formé de deux corpuscules de Dirac ».. Cette approche vise à donner une représentation matérielle et ondulatoire unifiée du photon.
À partir des années 1960, dans le cadre de sa « thermodynamique cachée des particulesLa thermodynamique « cachée » des particules, Annales de l’I. H. P., section A, tome 1, n° 1 (1964), p. 1-19 (en ligne). », de Broglie propose une interprétation thermodynamique de la mécanique quantique. Il représente chaque particule comme une sorte de machine thermodynamique dont le comportement est équivalent à une intégrale cyclique d’action. Il établit notamment une relation fondamentale entre l’action A et l’entropie S, de la forme : (où h est la constante de Planck et k la constante de Boltzmann). Cette relation définit un attracteur thermodynamique qui permet, selon lui, de comprendre l’origine objective de l’indétermination quantique sans recourir à une interprétation purement probabiliste.
Ces travaux tardifs montrent que de Broglie n’a jamais renoncé à une vision réaliste et causale de la dualité onde-corpuscule, contrairement à l’interprétation dominante qui réduit l’onde à une simple « onde de probabilité ».