Qu'est-ce que la catastrophe ultraviolette ?

Le terme "catastrophe ultraviolette" fait référence à un paradoxe qui a émergé dans la compréhension des scientifiques de la façon dont la lumière est émise par les corps noirs qui existent en équilibre thermique. Selon la compréhension classique de la physique, un un corps qui émet un rayonnement à la même valeur qu'il l'absorbe de sources extérieures doit émettre un rayonnement à des intensités toujours plus élevées à mesure que la longueur d'onde se raccourcit.

La compréhension de la physique au XIXe siècle a atteint une impasse vers 1900 lorsqu'elle s'est avérée insuffisante pour expliquer la façon dont la lumière est émise par les objets. Dans le modèle classique, un objet en équilibre thermique émet un rayonnement d'une intensité donnée à toutes les longueurs d'onde possibles. À mesure que la fréquence de la lumière émise augmente près de l'extrémité ultraviolette du spectre, les longueurs d'onde de la lumière qui doivent être émises pour correspondre aux modèles classiques augmentent également. Finalement, le modèle prédit que les corps noirs devraient émettre une énergie infinie à haute fréquence.

Un corps fini ne peut pas rayonner d'énergie infinie. Ce paradoxe apparent a finalement été résolu par Max Planck. Planck a estimé que le problème du rayonnement infini d'une source finie disparaîtrait si les atomes étaient limités dans la gamme d'énergie qu'ils étaient autorisés à émettre. Il a proposé que la lumière ne puisse pas être émise arbitrairement, mais seulement en paquets discrets, qu'il a appelés quanta. Ce fut l'un des premiers aperçus de ce qui allait devenir la physique quantique.