Symétrie et matière Théorie des groupes en physique de la matière - L3, M1, Prépas, Agreg Coll. LMD Physique

Les propriétés physiques de la matière sont liées au type de symétrie qui y règne. La théorie des
groupes est l?outil mathématique de base permettant d?exploiter cette symétrie.
La symétrie joue un rôle fondamental dans la Nature. Que ce soit dans le monde du vivant, celui des
fleurs par exemple, ou dans le monde minéral, celui des flocons de neige par exemple, on retrouve
très souvent des formes symétriques. Ces symétries, souvent géométriques, sont liées à leurs
propriétés physiques. Le célèbre physicien, Pierre Curie, l?avait bien compris lorsqu?il disait, au
19^ème siècle, que « les effets sont au moins aussi symétriques que la cause qui les engendre ».
La structure de groupe est alors l?outil mathématique idéal qui permet de relier les propriétés de
symétrie ou d?invariance d?un objet à ses propriétés physiques. Son application, en physique et en
chimie quantiques, est très vaste. Elle permet en particulier de mieux comprendre le fonctionnement
du monde de l?infiniment petit, celui des atomes, des molécules et des cristaux.

Agrégé de physique. Ancien élève de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan. Maître de Conférences honoraire à Sorbonne Université
Professeur émérite à l’université Paris Cité. Ancien Directeur du Groupe de Recherche en Physique et Biophysique