Paul Dirac

Paul Dirac, de son nom complet Paul Adrien Maurice Dirac, physicien théoricien britannique (1902-1984), est l'un des fondateurs de la mécanique quantique. Son équation de 1928, qui prédit l'antimatière, lui vaut le prix Nobel de Physique 1933 avec Erwin Schrödinger.

Parcours

Paul Dirac effectue ses études secondaires à la Merchant Venturer's Secondary School de Bristol, puis obtient en 1921 un diplôme de génie électrique à l'université de Bristol avec mention très bien. Ne trouvant pas d'emploi dans le contexte économique difficile de l'après-guerre, il suit deux années de mathématiques à l'université de Bristol avant d'intégrer le St John's College de Cambridge en 1923 comme étudiant en recherche. Sous la direction de Ralph Fowler, il découvre les travaux de Werner Heisenberg sur la mécanique quantique dès leur parution en 1925 et soutient en 1926 la première thèse de doctorat jamais consacrée à cette discipline. La même année, il publie à la Royal Society un article unifiant les approches matricielles d'Heisenberg et ondulatoires d'Erwin Schrödinger dans un cadre mathématique commun, posant les bases du formalisme quantique moderne.

En 1928, Dirac publie l'équation qui porte désormais son nom, décrivant le comportement relativiste de l'électron en intégrant à la fois la mécanique quantique et la relativité restreinte d'Albert Einstein. Cette équation contribue à établir les bases de la théorie quantique des champs. En 1930, il publie Les Principes de la Mécanique Quantique, manuel de référence qui demeure consulté des décennies durant. En 1931, il prédit formellement l'existence d'une particule de masse identique à l'électron mais de charge opposée, qu'il désigne "anti-électron" ; sa prédiction est confirmée l'année suivante par Carl Anderson, qui découvre le positron. Nommé en 1932 à la Chaire Lucasienne de Mathématiques de l'université de Cambridge, poste occupé au XVIIe siècle par Isaac Newton et tenu jusqu'en 1969, Dirac partage en 1933 le prix Nobel de Physique avec Erwin Schrödinger.

Repères chronologiques

1902 : Naissance le 8 août à Bristol, Angleterre
1921 : Diplôme de génie électrique à l'université de Bristol avec mention très bien
1923 : Intégration du St John's College de Cambridge comme étudiant en recherche
1925 : Décès de son frère aîné Reginald, dit Felix, en mars
1926 : Soutenance de la première thèse de doctorat en mécanique quantique à Cambridge
1928 : Publication de l'équation de Dirac, décrivant le comportement relativiste de l'électron
1930 : Publication des Principes de la Mécanique Quantique ; élection comme Fellow de la Royal Society
1932 : Nomination à la Chaire Lucasienne de Mathématiques à Cambridge ; découverte du positron par Carl Anderson
1933 : Prix Nobel de Physique partagé avec Erwin Schrödinger
1937 : Mariage avec Margit Wigner Balazs, soeur du physicien Eugene Wigner
1939 : Royal Medal de la Royal Society
1952 : Copley Medal et médaille Max Planck
1969 : Premier J. Robert Oppenheimer Memorial Prize ; départ de Cambridge
1973 : Ordre du Mérite britannique, après refus de la chevalerie
1984 : Décès le 20 octobre à Tallahassee, Floride

Vie personnelle et engagements

Paul Dirac est le fils de Charles Adrien Ladislas Dirac, professeur de français immigré de Saint-Maurice en Valais (Suisse), et de Florence Hannah Holten, originaire de Cornouailles. Élevé dans le quartier de Bishopston à Bristol, il grandit avec un frère aîné, Reginald, dit Felix, et une soeur cadette, Béatrice. En 1937, il épouse Margit Wigner Balazs, divorcée et soeur du physicien Eugene Wigner, avec qui il a deux filles, Mary Elizabeth et Florence Monica. Il élève également les deux enfants que Margit a eus d'un premier mariage, Judith et Gabriel.

Durant sa carrière à Cambridge, Dirac entretient des liens scientifiques avec Niels Bohr à Copenhague, Werner Heisenberg à Göttingen et J. Robert Oppenheimer aux États-Unis. Amateur de randonnées en montagne et de marches solitaires, il séjourne régulièrement dans les Alpes lors de visites à sa famille suisse. Après la Seconde Guerre mondiale, il partage son temps entre Cambridge et des séjours à l'Institute for Advanced Study de Princeton. En 1971, pour se rapprocher de sa fille Mary, il s'installe définitivement à Tallahassee, en Floride, où il occupe un poste de professeur à la Florida State University jusqu'à sa retraite, quelques mois avant son décès.

Contexte du décès

Paul Dirac décède le 20 octobre 1984 à son domicile de Tallahassee, en Floride. La cause précise du décès n'a pas été rendue publique par la famille. Les obsèques se tiennent dans un cadre privé. La Florida State University publie un communiqué de presse qualifiant sa disparition de perte pour l'ensemble de la communauté scientifique mondiale. Stephen Hawking, futur titulaire de la Chaire Lucasienne de Mathématiques à Cambridge, milite pour qu'un hommage officiel soit rendu en Grande-Bretagne, conduisant le 13 novembre 1995 à l'inauguration d'une plaque commémorative à Westminster Abbey. Le physicien Abdus Salam rend publiquement hommage à la contribution de Dirac au développement de la physique théorique.

Lieux de mémoire

Paul Dirac et son épouse Margit sont inhumés au cimetière de Roselawn à Tallahassee, en Floride. Le 13 novembre 1995, une plaque commémorative gravée en ardoise verte portant l'équation de Dirac est dévoilée dans la nef de Westminster Abbey à Londres, à proximité du monument funéraire d'Isaac Newton. La bibliothèque scientifique de la Florida State University porte son nom depuis 1989.

Anecdotes

1 - En 1933, Dirac envisage sérieusement de refuser le prix Nobel pour éviter toute publicité. Ernest Rutherford le convainc que le refus public d'une telle distinction serait encore plus médiatisé que son acceptation, argument qui finit par décider Dirac à se rendre à Stockholm.
2 - Lors d'une conférence, un auditeur lève la main en déclarant ne pas comprendre l'une des équations de Dirac. Interpellé par le modérateur après un long silence, Dirac répond simplement : "Ce n'était pas une question, c'était un commentaire." L'anecdote est rapportée par J. Robert Oppenheimer.
3 - Selon la biographie de Graham Farmelo, Dirac était un amateur de films de Mickey Mouse. Son épouse Margit l'appelait affectueusement "mon petit Mickey Mouse", en référence à ce goût pour les dessins animés, inhabituel chez un physicien de son époque.
4 - Dirac expose dans Scientific American en mai 1963 sa conviction qu'il est plus important d'avoir de belles équations que des équations conformes aux données expérimentales, qualifiant ce principe de guide de l'ensemble de sa carrière de physicien.
5 - Proposé pour la chevalerie dans les années 1970, Dirac décline la distinction pour une raison précise : il ne souhaitait pas être désigné par son prénom et craignait d'être appelé "Sir Paul" par ses collègues dans les couloirs de l'université.

Points clés

- Métier(s) : Physicien théoricien, professeur universitaire
- Résidence principale : Cambridge (1923-1969) ; Tallahassee, Floride (1971-1984)
- Relations de couple : Margit Wigner Balazs (épouse, 1937-1984)
- Enfants : Mary Elizabeth Dirac et Florence Monica Dirac (filles biologiques) ; Judith Wigner et Gabriel Wigner (beaux-enfants élevés)
- Distinctions : Prix Nobel de Physique 1933 ; Fellow de la Royal Society 1930 ; Royal Medal 1939 ; Copley Medal 1952 ; Max Planck Medal 1952 ; J. Robert Oppenheimer Memorial Prize 1969 ; Ordre du Mérite 1973