Le mot physique (du grec, physis = nature), comme l'indique son étymologie grecque, désigne, au départ, la science de la nature, science que les auteurs latins ont appelée philosophie naturelle, attendu que dans l'origine elle avait pour objet l'étude et l'explication des phénomènes que présentent tous les corps répandus dans l'univers. Dans l'enfance des sciences, cette dénomination suffisait, attendu que toutes les branches composant la philosophie naturelle, telles que l'astronomie, la mécanique, etc. , ne formaient qu'une science; mais peu à peu, à mesure que les faits débordaient les cadres, on fut obligé de séparer ces diverses branches, et de faire une science de chacune d'elles. Nous présentons ici un tableau de la marche que la Physique générale a suivie depuis les temps les plus reculés jusqu'au seuil de l'époque contemporaine.

Les Temps anciens

La plus ancienne observation remonte à Thalès de Milet (600 ans environ av. J.-C.). Ce savant constata l'attraction qu'exerce l'ambre, frotté sur les corps légers. Pythagore et ses disciples possédaient déjà certaines notions d'acoustique. Aristote émit des théories originales sur l'arc-en-ciel, les couronnes, les halos lunaires et solaires, la rosée et l'aurore boréale. Son contemporain Archytas inventa la vis et la poulie; au III^e siècle av. notre ère, Archimède fonde la statique et l'hydrostatique, imagine la moufle, la vis sans fin, l'aréomètre ou pèse-liqueur attribué parfois à Hypatie. Ctésibios construit des orgues hydrauliques, une pompe aspirante et une clepsydre. Son élève Héron d'Alexandrie utilise le premier la vapeur comme force motrice. Enfin, dans son Optique, le célèbre astronome Ptolémée (128-168) embrasse tous les phénomènes lumineux connus des Grecs.

Puis vint une longue période de déclin, à laquelle les travaux de Geber, Albateginus, Alhazen et d'autres commentateurs arabes mettent un terme. L'Occident latin voit naître bientôt des physiciens. L'Auvergnat Gerbert, qui devint pape sous le nom de Sylvestre II (999), cultive avec succès les sciences physiques dont Albert le Grand et Roger Bacon se font, au XIII^e siècle, les ardents vulgarisateurs. Vers cette époque, se placent deux inventiens importantes : les miroirs étamés, signalés pour la première fois par Vincent de Beauvais et les lunettes à nez  ou besicles, qu'on doit probablement au Florentin Salvino degli Armati, mort en 1317. 

Au commencement du XIV^e siècle, on voit aussi se généraliser l'usage de la boussole, grâce à Flavio Gioja d'Amalfi. Le XV^e siècle n'a presque rien produit en physique. Léonard de Vinci découvrit cependant la capillarité et étudia les frottements.

Au XVI^e siècle, la pesanteur, l'optique et le magnétisme s'enrichissent. Le médecin Fracastoro indique la loi de la composition des forces (1538), Cardan s'attache surtout à appliquer les mathématiques à la physique, Stevin formule les propositions fondamentales de l'hydrostatique; Benedetti se rend compte de la force centrifuge, Maurolycus tente d'expliquer l'action du cristallin par les effets des lentilles de verre, Jansen invente la première lunette d'approche (1590); Robert Norman signale l'inclinaison magnétique et W. Gilbert élabore son livre De magnete (1600), qui renferme les premières expériences scientitiques d'electricité et de magnétisme. Quant à Tycho Brahé et à Kepler l'éclat de leurs découvertes astronomiques a fait oublier leurs travaux d'optique.

Le XVII^e siècle

Avec Galilée, la physique moderne solidifie. On lui doit en particulier une conception rigoureuse de l'inertie de la matière, le principe des vitesses virtuelles, les lois de la chute des corps, du pendule, du mouvement des projectiles; il posa, en outre, les bases de l'hydrodynamique, perfectionna la lunette astronomique, que venait de réaliser Lippershey. Galilée inventa aussi le thermomètre, mais c'est Hooke qui plaça le zéro au point de fusion de la glace, Halley qui indiqua la fixité de l'ébullition de l'eau et Renaldini qui construisit un thermomètre dont les degrés représentaient des accroissements égaux de chaleur. Descartes établit définitivement les lois de la réfraction et la théorie de l'arc-en-ciel dans sa dioptrique, puis Torricelli construit le baromètre, dont Pascal se sert peu après pour mesurer les hauteurs. Les recherches de ce dernier savant sur l'hydrostatique le conduisirent à imaginer sa presse hydraulique.

En cette même période, l'académie del Cimento, fondée à Florence par Léopold de Médicis (1657), contribue puissamment aux progrès des différentes branches de la physique, et Newton, à l'aide de l'attraction universelle, dévoile l'énigme des mouvements planétaires; il renouvelle l'optique (décomposition de la lumière en couleurs élémentaires, anneaux colorés, télescope à miroir, etc.). Bartholin découvre la double réfraction du spath d'Islande et Grimaldi la diffraction (1665); Roemer mesure la vitesse de la lumière, Huygens édifie la théorie des ondulations, qui devait remplacer l'hypothèse newtonienne de l'émission. Mariotte trouve la loi de variation du volume d'un gaz sous l'influence d'une pression extérieure. Tandis qu'Otto de Guericke invente la machine pneumatique, perfectionnée bientôt par Boyle, Amontons construit un hygroscope, Hooke imagine l'anémomètre, Wren et Wallis énoncent les lois du choc, Papin construit, outre son autoclave, la première ébauche de la machine à vapeur, que Worcester, Savery, Newcomen rendent pratique.

Le XVIII^e siècle

Moins brillant que l'âge précédent, le XVIII^e  siècle ne fut cependant pas stérile pour la physique. L'acoustique s'établit sur des bases solides : Sauveur ébauche la théorie des cordes vibrantes, que perfectionnent successivement les mathématiciens Taylor, Daniel Bernoulli, Euler et d'Alembert. Dufay observe les attractions et les répulsions électriques, que Coulomb mesure plus tard au moyen de sa balance de torsion; Musschenbroek  invente la bouteille de Leyde (1746); Franklin démontre l'analogie de la foudre et du fluide électrique (1752); Galvani remarque les actions que le contact de deux métaux fait naître entre les nerfs et les muscles d'une grenouille, et cette expérience amène Volta à la découverte de la pile (1800), origine de l'électricité dynamique. 

Avec Black, Wilke, Lavoisier et Laplace, la notion de chaleur spécifique s'introduit, et la calorimétrie prend naissance. Les frères Montgolfier parviennent à lancer un aérostat dans les airs, et bientôt. Pilâtre de Rozier exécute la première ascension en ballon (1783).

Dollond réalise l'achromatisme des lentilles. Bouguer crée la photométrie, Lieberkükn, de Berlin, construit le microscope solaire et 's Gravesande, l'héliostat.

Le XIX^e siècle

Au cours du XIX^e siècle, le domaine de la physique s'agrandit considérablement. De nouvelles acquisitions viennent modifier les idées antérieurement reçues, mais, néanmoins, l'ensemble des faits observés se coordonne, les lois se précisent, les théories se généralisent, les applications se multiplient.

L'acoustique s'enrichit méthodiquement. Chladni observe les plaques vibrantes; Colladon, Sturm, Regnault, Violle et Vautier déterminent la vitesse du son; Cagniard de La Tour et Seebeck imaginent des sirènes; Edison enregistre et reproduit la voix humaine par le phonographe, tandis qu'Hughes perçoit, à l'aide du microphone, les plus faibles bruits. Lissajous étudie optiquement les intervalles musicaux. Helmholtz et Koenig analysent, au moyen derésonateurs, les vibrations complexes.

Sadi Carnot, en énonçant les relations qui existent entre la chaleur et le travail (1824), jette les assises d'un nouvel édifice, la thermodynamique, que Kelvin, Mayer, Clausius, Joule, Hirn et G. Lippmann contribuent à édifier solidement. 

A la suite des recherches de Despretz, Pouillet, Dulong, Petit et Faraday, on vit que la loi de Mariotte n'est qu'approchée, puis, en 1877, Cailletet et Pictet liquéfient les gaz, alors réputés comme permanents. James Dewar solidifie même l'hydrogène.

Le retour des conceptions atomistiques.
Jusqu'à Descartes et à Newton, la théorie atomique n'avait guère été qu'un concept philosophique très élémentaire. Daniel Bernoulli fit un premier pas vers la conception scientifique en expliquant (1738) la loi de Mariotte par les mouvements moléculaires. Au début du XIX^e siècle, avec Dalton, Gay-Lussac, Avogadro et Ampère, l'atomisme prit possession de la chimie, et l'une des principales tâches des chimistes fut la détermination de la structure des combinaisons chimiques. En physique, la théorie mécanique de la chaleur amena un grand développement de l'atomisme la théorie moléculaire des gaz (Joule, Clausius, Maxwell, Van der Waals, Boltzmann, Gibbs) devint l'une des parties les plus vivantes de la physique théorique. Plus tard, la théorie des solutions de Van't Hoff (1885) et la théorie des ions d'Arrhénius (1887) étendirent les idées fondamentales de l'atomisme aux substances dissoutes et aux électrolytes. A partir de 1895, l'étude des rayons cathodiques, la découverte des rayons X, celle de la radioactivité, amenèrent une nouvelle et puissante floraison des idées atomistiques, qui donnèrent à la connaissance de la matière une précision inconnue auparavant.

L'étude de la matière sous de très faibles épaisseurs et des solutions très diluées apporta une première série de preuves directes de la structure granulaire de la matière et conduisirent à une première approximation très grossière des grandeurs moléculaires. Des résultats plus précis furent obtenus par l'étude du mouvement brownien (découverts par le botaniste R. Brown en 1827), qui agite constamment les petites particules (0,001 mm.) en suspension dans un liquide. 

La physique moléculaire se développe, grâce aux nouvelles notions qui s'introduisent dans la science et aux phénomènes curieux qu'on découvre  : osmose (Dutrochet, Dubrunfaut, Graham, Van't Hoff); lois de l'élasticité (Wertheim, de Saint-Venant, Tresca, Warburg); expériences et théories relatives à la capillarité (Laplace, Plateau, Van der Mensbrughhe); point critique (Andrews et Van der Waals); tonométrie, cryoscopie (Raoult); hypothèses sur la matière radiante (Crookes); constitution des alliages (Le Chatelier, Behrens, Roberts-Austen, Osmond); rigidité des liquides (Schwedoff), etc.

La lumière et l'électromagnétisme.
Fizeau, Foucault et Cornu mesurent la vitesse de la lumière par des méthodes terrestres. Malus découvre la polarisation par réflexion. Fresnel s'immortalise en multipliant les expériences et les calculs, afin d'asseoir la théorie des ondulations; ses successeurs Biot, Arago, Hamilton, Brewster, Pasteur agrandissent graduellement le champ de l'optique physique. Fraunhofer observe les raies du spectre solaire; Bunsen et Kirchhoffcréent la féconde méthode de l'analyse spectrale. Wollaston et Ed. Becquerel décèlent les radiations ultra-violettes, tandis que Fizeau (1847) et H. Rubens (1894-1901) portent leur attention sur la partie infrarouge du spectre. Signalons aussi quelques applications importantes de l'optique que le XIX^e siècle vit éclore; d'abord la photographie, due à la collaboration de Niepce et de Daguerre (1839); puis la reproduction des objets avec leurs couleurs naturelles (Lippmann, 1891) et celle des personnages avec la succession de leurs mouvements par le cinématographe des frères Lumière. Grâce aux rayons X, Roentgen arrive à la photographie de l'invisible (1895).

Au moyen de la pile, Carlisle et Nicholson décomposent l'eau (1801); Davy isole le potassium et le sodium (1807). Puis, successivement, de nombreux chercheurs s'attachent à perfectionner ou à modifier l'invention de Volta (piles de Zamboni, de Daniell, de Grove et de Bunsen, accumulateur de Planté, etc.); Wollaston démontre l'identité des électricités statique et dynamique; Œrsted observe la déviation d'une aiguille aimantée par un courant (1819); peu après, Ampère découvre les actions mutuelles des courants et Seebeck les phénomènes thermo-électriques, auxquels A.-C. Becquerel assigne des lois. La relation existant entre l'intensité du courant d'une pile et la résistance de son circuit se trouve établie expérimentalement par Pouillet, et mathématiquement par Ohm. Faraday découvre l'induction (1831) et formule, peu après, les lois de l'électrolyse. W. Thomson (Kelvin) imagine un électromètre et un galvanomètre très sensibles. 

Gauss, Humboldt et, plus tard, Mascart, s'occupent du magnétisme terrestre, dont ils perfectionnent les méthodes d'observation. Ewing découvre l'hystérésis (1882) et Maxwell le changement de dimensions produit par l'aimantation ou magnétostriction, dont le Japonais Nagaoka a repris l'étude (1900). La Société météorologique de France, fondée à Paris en 1852, par Martins et Rendu, publie d'intéressants mémoires sur la physique du globe.

L'optique et l'électricité étaient restées entièrement distinctes, bien que la rotation du plan de polarisation de la lumière sous l'influence d'un champ magnétique (Faraday, 1846) eût fait ressortir, sans l'expliquer, fuie relation entre les deux domaines. Lorsque Faraday eût mis le premier en évidence l'influence du milieu à travers lequel s'exercent les actions électromagnétiques. Maxwell (1831-1879), dans son Traité d'Électricité (1873), établit les équations caractéristiques des champs électrique et magnétique. Entre autres résultats, ses calculs prouvèrent qu'une perturbation électromagnétique se propage dans l'espace avec la vitesse de la lumière : il était dès lors logique de supposer que l'onde lumineuse est elle-même une onde électromagnétique et ainsi fut fondée la théorie électromagnétique de la lumière.

Cette hypothèse hardie fut confirmée par les expériences directes de Heinrich Hertz (1857-1894). Utilisant les décharges oscillantes d'un condensateur, il produisit (1888) les ondes appelées depuis ondes hertziennes, qui possèdent toutes les propriétés de la lumière et n'en diffèrent que par la longueur d'onde beaucoup plus grande, comme le rouge diffère du violet. Hertz avait fait en quelque sorte la synthèse électrique de la lumière.

De nombreux chercheurs (Sarrazin et de la Rive, Branly, Lodge, Righi, Popoff) perfectionnèrent la technique d'émission et de réception des ondes hertziennes: Marconi, rassemb!ant et améliorant les dispositifs employés par ses prédécesseurs, obtint le premier des résultats pratiques en transmettant les ondes à plus de 20 kilomètres (1896). La télégraphie sans fil était né.

Les travaux de Fresnel, de Faraday, de MaxwelI, de Hertz semblaient pouvoir faire connaître les propriétés de I'éther électromagnétique et lumineux; mais la liaison de l'éther avec la matière restait obscure. Que se passe-t-il dans l'éther lors de l'émission, de la dispersion ou de l'absorption des ondes? Comment s'expliquent les phénomènes d'électrisation produits par certaines radiations (photo-électricité) et les actions chimiques comme l'impression photographique? Qu'est-ce que l'électricité, elle-même par rapport à l'éther qu'elle peut ébranler et qui peut agir sur elle? Il fut répondu  provisoirement à ces questions par H.-A. Lorentz (1892) dont, par une heureuse coïncidence, les travaux théoriques furent constamment soutenus dans leur développement par Ies expériences sur les rayons cathodiques et les corps radioactifs.

A cette époque, on n'avait pas encore sur les électrons de notions précises, mais l'électrolyse avait rendu familière à tous les physiciens l'idée d' « ions » positifs et négatifs. Lorentz expliqua tous les phénomènes électriques et optiques par le mouvement de corpuscules électrisés de masse définie, existant dans toute matière pondérable les vibrations de ces particules excitent les ondes électromagnétiques de l'éther, comme les vibrations du diapason produisent les ondes sonores dans l'air; leur action comme résonateur explique la réfraction, la dispersion et l'absorption des ondes. L'introduction de I'électron dans la théorie de Maxwell vint la féconder à la façon d'un germe et y fit lever une abondante moisson de conséquences nouvelles : parmi Ies phénomènes qu'elle mit en lumière, le plus remarquable consista dans la décomposition d'une raie spectrale sous l'influence du champ magnétique, décomposition que Lorentz avait prévue en 1895 et que Zeeman observa en 1896. L'expérience permit d'obtenir, par des mesures optiques, le rapport de la charge électrique à la masse des particules lumineuses et confirma que ces particules sont les é!ectrons cathodiques.

La théorie électronique de Lorentz, prolongement naturel des travaux de Maxwell et de Hertz, donnait une interprétation très satisfaisante de la plupart des faits de l'électromagnétismeet de l'optique néanmoins, des difficultés considérables se présentèrent qui, pour être surmontées, exigeront bientôt de profondes modifications des concepts fondamentaux de l'ancienne, physique. La théorie des quanta, puis la théorie de la relativité, sortiront de cet effort d'adaptation de la théorie électromagnétique de la lumière aux faits expérimentaux.

La physique au XX^e s.

Le début du XX^e siècle a marqué une révolution fondamentale dans la compréhension de l'univers, qui a bouleversé les fondements de la physique classique. En 1900, Max Planck, en étudiant le rayonnement du corps noir, a introduit une idée radicale : l'énergie n'est pas émise de manière continue, mais en paquets discrets appelés quanta. Cette théorie quantique a jeté les bases d'une nouvelle ère. Cinq ans plus tard, en 1905, Albert Einstein a publié quatre articles qui allaient changer à jamais le cours de la physique. L'un d'eux, sur l'effet photoélectrique, utilisait le concept de quanta de Planck pour décrire la lumière comme étant composée de particules, plus tard nommées photons. Un autre article introduisait la théorie de la relativité restreinte, qui unifiait l'espace et le temps en un seul continuum, l'espace-temps, et postulait que la vitesse de la lumière dans le vide est une constante universelle. De cette théorie découle la célèbre équation E=mc², révélant l'équivalence entre la masse et l'énergie. Ces travaux ont ébranlé les conceptions newtoniennes de l'espace et du temps absolus. Parallèlement, les recherches sur la nature de la matière se poursuivaient. En 1911, Ernest Rutherford, en bombardant une fine feuille d'or avec des particules alpha, a découvert que l'atome est principalement constitué de vide, avec un noyau dense et chargé positivement en son centre. Ce modèle nucléaire de l'atome a remplacé le modèle du "plum pudding" de J.J. Thomson. Deux ans plus tard, Niels Bohr a amélioré le modèle de Rutherford en y appliquant la théorie quantique, proposant que les électrons orbitent autour du noyau sur des niveaux d'énergie discrets et quantifiés.

La décennie suivante a vu l'achèvement de la théorie de la relativité d'Einstein avec la publication, en 1915, de la théorie de la relativité générale. Cette nouvelle théorie décrivait la gravitation non pas comme une force, mais comme une courbure de l'espace-temps causée par la masse et l'énergie. Une de ses prédictions spectaculaires, la déviation de la lumière des étoiles par le Soleil, a été confirmée expérimentalement par Arthur Eddington lors d'une éclipse solaire en 1919, propulsant Einstein au rang de célébrité mondiale. Dans le même temps, le monde de l'infiniment petit continuait de révéler ses mystères. La mécanique quantique a connu des avancées spectaculaires. Dans les années 1920, une nouvelle génération de physiciens, dont Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger et Paul Dirac, a développé un cadre mathématique formel pour la théorie quantique. Heisenberg a formulé son célèbre principe d'indétermination, stipulant qu'il est impossible de connaître simultanément avec une précision absolue la position et la quantité de mouvement d'une particule. Schrödinger a développé une équation d'onde qui décrit l'évolution des systèmes quantiques. Louis de Broglie a postulé que la matière, tout comme la lumière, présente une dualité onde-corpuscule. Ces idées ont abouti à une description probabiliste de la nature à l'échelle atomique, une rupture radicale avec le déterminisme de la physique classique.

Les années 1930 ont été marquées par des découvertes cruciales en physique nucléaire. En 1932, James Chadwick a découvert le neutron, une particule neutre présente dans le noyau atomique aux côtés du proton. Cette découverte a permis de comprendre la structure des isotopes et a ouvert la voie à l'étude des réactions nucléaires. La même année, Carl Anderson a découvert le positon, l'antiparticule de l'électron, confirmant ainsi une prédiction théorique de Paul Dirac. Enrico Fermi et son équipe à Rome ont utilisé les neutrons pour bombarder divers éléments, créant de nouveaux isotopes radioactifs. Ces expériences ont mené, à la fin de la décennie, à une découverte aux conséquences profondes : la fission nucléaire. En 1938, Otto Hahn et Fritz Strassmann, en bombardant de l'uranium avec des neutrons, ont observé la production d'éléments plus légers, un résultat que Lise Meitner et Otto Frisch ont correctement interprété comme la scission du noyau d'uranium. La réalisation que cette réaction libérait une quantité énorme d'énergie et pouvait potentiellement déclencher une réaction en chaîne a rapidement attiré l'attention des militaires, à l'aube de la Seconde Guerre mondiale.

La physique des années 1940 a été dominée par le projet Manhattan et le développement de l'arme nucléaire. Les plus grands physiciens du monde ont été rassemblés pour exploiter la puissance de l'atome, ce qui a abouti aux bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki en 1945. Cette période a démontré de manière spectaculaire et tragique la puissance de la physique théorique pour transformer le monde. Après la guerre, la recherche en physique a repris son cours, avec un accent renouvelé sur la physique des particules élémentaires. De nouveaux accélérateurs de particules ont été construits, permettant aux physiciens de sonder la matière à des énergies de plus en plus élevées. Cela a conduit à la découverte d'une multitude de nouvelles particules, créant ce que l'on a appelé le zoo de particules. Pour mettre de l'ordre dans cette prolifération, les physiciens ont cherché des symétries et des principes d'organisation sous-jacents. Dans le domaine de l'électrodynamique quantique (QED), Richard Feynman, Julian Schwinger et Sin-Itiro Tomonaga ont développé une théorie qui décrit avec une précision extraordinaire l'interaction entre la lumière et la matière.

Au cours des années 1950 et 1960, les efforts pour comprendre la structure du zoo de particules se sont intensifiés. En 1964, Murray Gell-Mann et George Zweig ont proposé indépendamment le modèle des quarks, postulant que les protons, les neutrons et de nombreuses autres particules n'étaient pas fondamentaux, mais composés de particules plus petites appelées quarks. Cette idée a d'abord été accueillie avec scepticisme, mais des expériences menées au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) à la fin des années 1960 ont fourni des preuves convaincantes de l'existence des quarks. Parallèlement, les physiciens ont progressé dans la compréhension des forces fondamentales de la nature. Ils ont unifié la force électromagnétique et la force faible (responsable de certaines formes de radioactivité) en une seule théorie, la théorie électrofaible. Cette unification, développée par Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg, a été une étape majeure vers une description unifiée de toutes les forces de la nature. En cosmologie, la découverte en 1965 du fond diffus cosmologique par Arno Penzias et Robert Wilson a fourni une preuve solide de la théorie du big bang, qui postule que l'univers a commencé dans un état extrêmement chaud et dense et est en expansion depuis.

Les décennies suivantes ont vu la consolidation du Modèle Standard de la physique des particules, une théorie qui décrit les particules élémentaires et trois des quatre forces fondamentales (électromagnétique, faible et forte). La découverte des gluons, les particules médiatrices de la force forte, et des bosons W et Z, médiateurs de la force faible, dans les années 1970 et 1980 a confirmé les prédictions du Modèle Standard. Ce modèle s'est avéré remarquablement efficace pour décrire presque toutes les données expérimentales. Cependant, le Modèle Standard n'est pas complet; il ne décrit pas la gravitation et ne rend pas compte de phénomènes tels que la matière sombre et l'énergie sombre, dont l'existence a été déduite d'observations astronomiques. À la fin du XX^e siècle, la physique s'est tournée vers de nouveaux défis. La recherche de la particule de Higgs, le chaînon manquant du Modèle Standard qui expliquerait l'origine de la masse, s'est intensifiée. Les théories au-delà du Modèle Standard, telles que la supersymétrie et la théorie des supercordes, ont été explorées dans le but d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale et de fournir une description complète de l'univers. La fin du siècle a également vu des avancées technologiques spectaculaires issues de la physique, notamment le développement des lasers, des semi-conducteurs, de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et du World Wide Web, qui a été inventé au CERN, le laboratoire européen pour la physique des particules. 

La physique dans le premier quart du XXI^e s.
Au début du XXI^e s., la quête du boson de Higgs, la particule associée au champ qui confère cette masse, est devenue l'objectif principal de la physique des hautes énergies. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, l'accélérateur de particules le plus puissant jamais construit, a été mis en service dans ce but. Le 4 juillet 2012, les collaborations ATLAS et CMS ont annoncé la découverte d'une nouvelle particule dont les propriétés étaient compatibles avec celles du boson de Higgs tant attendu. Cette découverte a constitué une validation spectaculaire du Modèle Standard et a valu le prix Nobel de physique à François Englert et Peter Higgs en 2013.

Parallèlement, la cosmologie a connu une ère de précision sans précédent. Des observations de plus en plus détaillées du fond diffus cosmologique, notamment par les satellites WMAP (lancé en 2001) et Planck (lancé en 2009), ont permis de déterminer avec une précision remarquable les paramètres fondamentaux de l'univers. Ces données ont confirmé de manière éclatante le modèle cosmologique standard, connu sous le nom de Lambda-CDM (ΛCDM). Ce modèle stipule que l'univers est composé d'environ 5 % de matière ordinaire (celle que nous connaissons), 27 % de matière sombre (une forme de matière invisible qui n'interagit pas avec la lumière mais exerce une attraction gravitationnelle) et 68 % d'énergie sombre (une force mystérieuse responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers). La nature exacte de la matière sombre et de l'énergie sombre reste l'un des plus grands mystères de la physique moderne, et de nombreuses expériences souterraines et de nouveaux télescopes sont dédiés à leur détection et à leur étude.

Une autre révolution s'est produite avec l'ouverture d'une nouvelle fenêtre sur l'univers : l'astronomie des ondes gravitationnelles. Prédites par la théorie de la relativité générale d'Einstein un siècle plus tôt, ces ondulations dans la trame de l'espace-temps sont générées par les événements cosmiques les plus violents. Le 14 septembre 2015, l'observatoire LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), aux États-Unis, a détecté pour la première fois directement des ondes gravitationnelles. Elles provenaient de la fusion de deux trous noirs massifs situés à plus d'un milliard d'années-lumière. Cette détection historique, récompensée par le prix Nobel en 2017, a inauguré une nouvelle ère pour l'astrophysique. Depuis, des dizaines d'événements similaires, notamment a fusion d'étoiles à neutrons observée en 2017 à la fois par les ondes gravitationnelles (LIGO/VIRGO) et par les télescopes électromagnétiques, ont permis d'étudier la physique des trous noirs, la structure des étoiles à neutrons et même de mieux mesurer le taux d'expansion de l'univers.

Dans le domaine de la matière condensée, la recherche sur les nouveaux matériaux aux propriétés électroniques et quantiques exotiques a progressé à grands pas. La découverte du graphène en 2004, un matériau bidimensionnel constitué d'une seule couche d'atomes de carbone, a ouvert des perspectives immenses en nanoélectronique et en science des matériaux, valant le prix Nobel à Andre Geim et Konstantin Novoselov en 2010. Les physiciens ont également étudié intensivement les isolants topologiques, des matériaux qui sont isolants à l'intérieur mais conducteurs en surface, avec des courants protégés des imperfections. Ces recherches sont à la frontière entre la physique fondamentale et les applications technologiques futures.

Le début du XXI^e siècle a également vu l'émergence rapide de l'informatique et de l'information quantiques. S'appuyant sur les principes étranges de la superposition et de l'intrication, les chercheurs ont commencé à construire des prototypes d'ordinateurs quantiques. Bien qu'encore à un stade embryonnaire, ces machines promettent une puissance de calcul exponentiellement supérieure à celle des ordinateurs classiques pour certains types de problèmes, comme la simulation de molécules pour la découverte de médicaments ou la factorisation de grands nombres, ce qui aurait des implications majeures pour la cryptographie. La "suprématie quantique", c'est-à-dire la démonstration qu'un processeur quantique peut effectuer un calcul qu'aucun ordinateur classique ne peut raisonnablement accomplir, a été revendiquée pour la première fois en 2019. La physique de l'information quantique est devenue l'un des domaines les plus actifs et les plus financés, à l'intersection de la physique fondamentale, de l'informatique et de l'ingénierie.

G. Gamow, R. Stannard, Le nouveau monde de M. Tomkins, Le Pommier, 2007. - M. Tompkins est de retour ! Le petit employé de banque au caractère doux, à l'attention vacillante et à l'imagination enflammée, qui a inspiré, charmé et informé aussi bien les enfants que les adultes dès la publication de ses premières aventures par George Gamow, revient dans une nouvelle série d'aventures, fidèle à lui-même mais habillé de neuf par un physicien contemporain : il explore cette fois-ci les confins de l'Univers, les plus éloignés comme les plus rapides, l'infiniment petit comme l'infiniment grand. A travers ses expériences et ses rêves, vous suivez M. Tompkins dans son observation passionnée des mystères cosmiques : la relativité d'Einstein et ses bizarres conséquences aux approches de la vitesse de la lumière, la naissance et la mort de l'Univers, les trous noirs, les quarks, les distorsions temporelles et l'antimatière, le monde nébuleux des quanta et le défi insensé des démolisseurs d'atomes, et cet ultime mystère cosmique... l'amour. Si vous vous laissez porter par l'histoire, vous y découvrirez un captivant récit d'aventure et d'amour. (couv.).  Etienne Klein, Petit monde dans le monde des quanta, Flammarion (Champs sciences), 2009. - Dans cet ouvrage, dont la première édition date de 2004, Etienne Klein explique les bases de la physique quantique et les circonstances de sa naissance, montre en quoi elle a constitué une révolution conceptuelle majeure, évoque les difficultés liées à sa vulgarisation, expose ses applications futuristes et met en garde contre certaines extrapolations hasardeuses de ses acquis. (couv.). Collectif, Histoire de la physique moderne, Ellipses Marketing.  Michel Le Bellac (préf., Alain Aspect), Le monde quantique, EDP Sciences, 2010. - La physique quantique a permis de concevoir des objets comme le transistor et le laser, à la base de la révolution technologique qui en moins de trente ans a bouleversé notre vie quotidienne. En évitant tout formalisme mathématique élaboré, l'auteur se propose de donner les clés pour comprendre le fonctionnement d'objets emblématiques créés par l'ingénierie quantique comme les diodes laser ou les horloges atomiques, ainsi que les enjeux de recherches récentes par exemple sur les atomes froids ou les condensats de Bose-Einstein. Il explore en profondeur les principes de ce qu'Alain Aspect a baptisé la "seconde révolution quantique" fondée sur le concept d'intrication, en traitant aussi bien de questions fondamentales comme la non-localité que des développements récents de la cryptographie et du calcul quantiques. Enfin il donne dans les deux derniers chapitres une discussion actualisée des problèmes posés par les fondements de la théorie quantique. (couv.).