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La physique des solides

La géométrie des assemblages d'atomes n'est pas le seul ingrédient nécessaire pour comprendre les propriétés des corps solides. Il faut surtout recourir aux théories quantique et statistique. De ce point de vue, la loi empirique de Dulong (X 1801) et Petit (X 1807) sur l'universalité de la valeur de la chaleur spécifique des métaux a une place particulière. Elle a eu un intérêt à la fois pour les inventeurs de la thermodynamique statistique de la fin du dix-neuvième siècle, parce qu'ils ont pu l'interprêter dans le cadre de la « statistique classique », et pour les initiateurs de la théorie quantique des corps solides, car les écarts à cette loi observés à basse température ont conduit Einstein puis Debye à la théorie quantique des vibrations des atomes dans les cristaux. Un autre volet de la théorie quantique des solides, développé après 1950, est celui des caractéristiques des électrons dans les métaux qui sous-tendent aussi bien les propriétés mécaniques et électriques des métaux et des alliages que leurs propriétés magnétiques. Ces propriétés sont tributaires d'effets compliqués liés aux interactions entre les électrons et à la présence d'impuretés chargées électriquement. Dans les progrès de ce domaine, où un phénomène physique important porte son nom, Jacques Friedel a joué un rôle central. Une méthode puissante d'étude des solides est la résonance magnétique qui analyse les états de spin. Solomon (X 1949) y a établi une équation fondamentale.
Il y a également imaginé une méthode de « transfert de polarisation » devenue une base incontournable pour la détermination de la structure des protéines, et initié l'étude des états de spin des semi-conducteurs. Ces solides, dont on connaît l'importance considérable prise dans les recherches des physiciens puis dans l'activité industrielle, permettent, en particulier, la fabrication des lasers qui sont à la base des télécommunications optiques ou des lecteurs de CD et de DVD. Bernard (X 1948) et Duraffourg (X 1952) ont, les premiers, formulé les conditions théoriques d'obtention de l'émission de ce type de lasers.