Où les corpuscules de matière révèlent leur nature ondulatoire ... (2/11)

Certes. Il fallait toutefois que son esprit fut animé d'une grande audace, d'une certaine dose de génie dirait-on aujourd'hui, pour affirmer ainsi la double nature, ondulatoire et corpusculaire, de l'électron, et étendre cette hypothèse à l'ensemble des corpuscules de matière : aux protons, aux neutrons, aux atomes, aux molécules mème ! Si l'expérience réussie de diffraction électronique par des réseaux métalliques apporta très rapidement - dès 1927 - la confirmation de la double nature ondulatoire et corpusculaire de l'électron, de nombreuses décennies se révéleront toutefois nécessaires à confirmer celle des atomes - la première expérience réussie de diffraction des atomes d'hélium, de sodium et de calcium eut lieu en 1991, en effet. C'est que la réalisation de la diffraction atomique est nettement plus ardue que celle des électrons ou des nucléons, leur masse relativement élevée nécessitant la mise au point de dispositifs optiques perfectionnés, sources, en l'occurrence, d'ondes de longueur beaucoup plus courte - en vertu de la relation de Louis de Broglie.

Les toutes premières expériences de diffraction électronique furent réalisées, en 1925 et 1927, par
Clinton Davisson (1881-1958), Lester Germer (1896-1971) et George Paget Thomson (1892-1975). La figure
de diffraction fut ici obtenue en envoyant un faisceau d'électrons sur un cristal de bisulfure de mobdylène.

Cette relation attribue à chaque électron une onde de longueur l = h/mv. Or, la stabilité de la structure atomique impose à chaque électron d'occuper un état stationnaire, soit une orbite stationnaire dont la dimension, la forme et l'orientation spatiale résultent des valeurs prises par les nombres quantiques n, l et m. Toute onde satisfaisant à ces conditions de quantification se doit donc d'ètre stationnaire ; en d'autres termes, de comporter des vibrations dont la configuration spatiale ne varie pas avec le temps. Concrètement, les états stationnaires de l'électron atomique correspondent aux orbites pouvant contenir un nombre entier n de longueurs d'onde sur leur circonférence : 2pr = nl. D'où il résulte la quantification du rayon de ces orbites :