23. Le décalage de Lamb

Dans les années 1930, les physiciens avaient déjà partiellement caractérisé l’électron. Le modèle proposé par Niels Bohr en 1913 assimilait les électrons à des planètes chargées négativement en orbite autour d’un noyau chargé positivement. Il avait été modifié pour tenir compte des effets du moment angulaire et du fait que les électrons internes exercent un effet de bouclier sur les électrons externes. Le décalage d’énergie dû au spin de l’électron dans le spectre de l’hydrogène indiquait que les électrons agissent comme des charges sphériques en rotation.
L’effet Zeeman et l’effet Stark – subdivision des raies spectrales de l’hydrogène due à un champ magnétique et à un champ électrique – avaient révélé le magnétisme associé aux électrons tournant sur eux-mêmes. Et le principe d’exclusion de Pauli expliquait pourquoi les électrons, qui sont des fermions, n’ont que certaines propriétés quantiques et comment ils remplissent des niveaux successifs autour des atomes. Ensuite, Paul Dirac et d’autres ont introduit des corrections relativistes.
Toutefois, certaines questions restaient ouvertes. Ainsi, on ne savait pas bien à quoi ressemble un électron. L’équation de Schrödinger décrit la probabilité – sous forme d’une fonction d’onde – qu’un électron occupe certaines positions. Pourtant, les électrons sont localisés, dans la mesure où leur charge peut être isolée et où ils peuvent être projetés sur une cible métallique. Mais dans les équations de la théorie quantique des champs, il était impossible d’attribuer une charge ou une masse à une entité infiniment petite…