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Cette partie est destinée à donner des notions fondamentales de physique les plus directement utilisées en astronomie et sans lesquelles il serait difficile de comprendre les phénomènes impliquées.

1) La structure de la matière

2) Les quatre forces fondamentales de la nature

3) Les réactions nucléaires spontannées

3) La fusion nucléaire

4) L'interaction Matière-Rayonnement

5) Le spectre des ondes électromagnétiques

6) Principes fondalentaux de spectrométrie

7) L'effet Doppler

8) Relation entre couleur et température

9) La courbure de l'espace temps

1) la structure de la matière

L'idée se trouvant à l'origine de la notion d'atome est celle de divisibilité: existe t-il une limite à la division de la matière ou arrivent-on finalement à une parcelle de matière ultime indivisible?

Les investigations scientifiques montrent que la matière est constituée de particules de différentes natures:

• Les protons de charge électrique positive et les neutrons dépourvus de charge, constituent dans leur ensemble le noyau.

• Les électrons beaucoup plus légers que ces deux dernières particules, sont chargés négativement et tournent autour du noyau.

La vision la plus concrète de l'édifice atomique nous est donnée par le modèle planétaire de l'atome. Rutherford proposa ce modèle qui représente l'atome comme une sorte de miniature du système solaire: le noyau est analogue au Soleil, et les électrons aux planètes. Ce modèle un bon support à la visualisation mais il passe sous silence les particularités de physique de l'infiniement petit: la mécanique quantique.

Nous ne citerons maintenant que les particularité suivantes de la physique quantique à la lumière desquelles nous pourrons nous faire une idée plus réaliste, mais beaucoup plus abstraite de la réalité du monde atomique:

• Les particules que l'on étudie au niveau de l'atome et du noyau ont une nature essentiellement paradoxale: elles sont à la fois onde et corpuscule. Cela pose  une diffculté à notre imagination : comment une même entité peut elle être à la fois localisée dans l'espace (comme tout corpuscule) et délocalisée (diluée, comme une onde).Mais les conclusions de la physique sont formelles: certaines expériences mettent en exergue les proprités ondulatoire de ces entités (phénomène de diffraction et d'interférence avec électrons ou neutrons) et d'autre leurs propriétés corpusculaires(phénomènes de  chocs: effet photoélectrique pour les photons)
• D'autre part, les trajectoires des électrons qui tournent autour du noyau ne sont pas des orbites pour lesquelles ont peut donner pour chaque instant une position précise: ils ont une certaine probabilité de se trouver en un certain point...c'est tout ce que l'on peut dire : la physique quantique n'est pas déterministe.