De l'atome au noyau


Où les corpuscules de matière révèlent leur nature ondulatoire ... (1/11)

"La grande stabilité des éléments provient de ce que les réactions physico-chimiques ordinaires n'atteignent pas le noyau, mais ne modifient que les liaisons des électrons dans l'atome", avança Niels Bohr en 1932 - ce savant auquel nous devons l'introduction, en 1913, du premier modèle cohérent de la structure atomique. Ce modèle, aussi pertinent fut-il, n'expliquait toutefois pas les variations constatées dans l'intensité des raies spectrales de l'hydrogène et se révéla bien vite inapte à rendre compte de la stabilité des édifices polyélectroniques et moléculaires. Une autre théorie de la structure atomique devait donc ètre formulée. Une théorie globalisante, dénuée de tout fondement classique celle-la.

Telle était en tout cas l'opinion de Louis de Broglie (1892-1987), dont la publication, en 1924, des résultats de ses "Recherches sur la théorie des quanta", marquèrent l'avènement de la mécanique ondulatoire. Particulièrement séduit par la double nature, ondulatoire et corpusculaire, de la lumière, ce savant français eut l'idée de rapprocher la loi de Planck (E = hn) de la loi d'Einstein (E = mc²) ; d'attribuer, donc, une masse au photon. Et, inversement, d'associer à tout corpuscule matériel, aux électrons notamment, une onde de fréquence n transportant l'énergie E = hn = hc/l, liée à la quantité de mouvement p = mv du corpuscule par la relation :

où l désigne la longueur d'onde de cette onde de matière et h, la constante de Planck.

Louis de Broglie (1892-1987)


"Jamais l'électron n'avait manifesté de propriétés nettement ondulatoires analogues à celles que la lumière manifeste dans les phénomènes d'interférences et de diffraction. Prèter à l'électron, en l'absence de toute preuve expérimentale, des propriétés ondulatoires, pouvait paraître une fantaisie d'un caractère peu scientifique". Toutefois, ajoute-t-il, "l'on pouvait très légitimement se demander si cette étrange dualité des ondes et des corpuscules, dont la lumière fournit un si remarquable et si déconcertant exemple, ne traduisait pas dans le plan des phénomènes la nature profonde et cachée du quantum d'action et si l'on ne devait pas s'attendre à retrouver une dualité du mème ordre partout où la constante de Planck se manifeste". Et ce, d'autant que "l'intervention des nombres entiers pour caractériser les états stationnaires des électrons atomiques apparaissait comme assez symptomatique. Les nombres entiers se rencontrent en effet fréquemment dans toutes les branches de la physique où l'on a à considérer des ondes : en élasticité, en accoustique, en optique. Il interviennent dans les phénomènes d'ondes stationnaires, d'interférences et de résonnance. Il était donc permis de penser que l'interprétation des conditions de quantification conduirait à introduire un aspect ondulatoire des électrons atomiques".

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