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L’électron a une double nature : il est à la fois onde et particule. Cette double nature confère aux électrons des propriétés particulières qui leur permettent de rester en orbite de façon stable, sans s’effondrer sur le noyau.

Cette double nature explique à la fois la stabilité et le rayonnement de la matière. C’est elle aussi qui permet de comprendre pourquoi les éléments chimiques émettent parfois une lumière colorée.

Quand on chauffe la matière, les électrons autour des atomes sont excités et changent d’orbite. Ils émettent alors des petits paquets d’énergie d’une certaine longueur d’onde, d’où le spectre lumineux coloré perçu par Kirchhoff ou par le forgeron.

« Évidemment, la thèse n’a pas été reçue par l’ensemble des physiciens. Elle était trop étrange. Mais on a fait des expériences qui ont montré indubitablement que l’électron se comporte dans certaines circonstances comme une particule et dans d’autres comme une onde », explique le physicien Jean Letourneux.

Ce qui est sûr, c’est que les physiciens ont dû renoncer au modèle solaire de l’atome. À cause de sa dualité, l’électron n’a pas une trajectoire bien définie comme celle d’une planète autour du noyau. Il est insaisissable. On peut simplement définir une certaine aire où il y a probabilité de trouver les électrons.

Pire encore. On ne peut jamais savoir avec précision ce que devient l’électron. On peut en connaître la vitesse ou la position, mais jamais les deux à la fois. C’est le fameux « principe d’incertitude » d’Heisenberg.

Einstein, qui a pourtant contribué à la naissance de la physique quantique, a toujours refusé cet aspect non-déterminé de la matière. D’où sa célèbre phrase : « Dieu ne joue pas aux dés ».