Décalage de Lamb

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Le décalage de Lamb (Lamb shift) est un dédoublement des raies d’émission d’un spectre atomique. Le modèle de l’atome d’hydrogène en mécanique quantique de l’électron permet de prévoir la valeur des fréquences d’émission électromagnétique (photons) que l’on observe dans un spectre d’émission atomique. On observe bien les raies d’émission prévues mais elles sont dédoublés et ce dédoublement est inexplicable en théorie quantique de l’électron seul.

La quantification du champ électromagnétique en électrodynamique quantique permet d’expliquer ce phénomène observé (seconde quantification). Ce phénomène est expliqué par l’influence des fluctuations de l’état de vide du champ électromagnétique (photons virtuels). Le vide quantique posséde une énergie moyenne nulle (en physique quantique seule les valeurs moyennes des propriétés sont observables : par définition les valeurs observables sont les valeurs moyennes sur des opérateurs observables appliqués sur la fonction d’onde du système considéré). Mais son énergie sous forme de fluctuations n’est pas nulle et même diverge (est infinie). Ces fluctuations sont dites virtuelles c’est à dire qu’on ne peut les observer. Par contre les fluctuations virtuelles du vide ont une influence sur ce qui peut être observé. Les fluctuations virtuelles ou particules virtuelles perturbent les particules réelles et c’est ce qui provoque le décalage de Lamb.