Histoire de la radioactivité :
la radioactivité naturelle : un pas vers le nucléaire



Les conséquences de la découverte de la radioactivité naturelle (2/6)

Progressivement, l'analyse de la structure interne de la matière au moyen de la diffusion des particules énergétiques émises par les radioéléments se généralisa. La mesure des déviations subies par les particules incidentes (a ou b) à la rencontre de la surface étudiée, des distributions angulaire et énergétique de ces déviations, procura nombre d'informations relatives à la dimension des objets étudiés (molécules, atomes, électrons, noyau central), à l'intensité des interactions en jeu, également.


Dispositif utilisé par Ernest Rutherford pour étudier la diffusion des particules a :
le collimateur ne laisse passer qu'un mince faisceau de particules a ou b qui, lors de leur rencontre
avec les atomes de la surface métallique étudiée, subissent des déviations - d'origine électrostatique.
L'expérience montre que ces déviations sont d'autant plus grandes que le poids atomique de
l'élément constituant la feuille métallique est élevé. Par ailleurs, des sources de particules toujours
plus énergétiques se révéleront nécessaires à explorer des zones de matière toujours plus petites.


Afin de mieux connaître les propriétés des électrons, un physicien écossais du nom de Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959) entreprit, dès 1911, de les photographier - ou plutôt d'en figer les trajectoires sur un papier. Et ce, grâce à un dispositif expérimental de son invention, la chambre Wilson, conçue en 1884 en vue d'étudier les conditions de formation du brouillard. Le principe de son fonctionnement est simple : toute particule chargée de grande vitesse ionise le gaz qu'elle traverse - en d'autres termes, crée, le long de son trajet, des paires d'ions. Sur ces ions se forment des goutelettes d'eau. Cette condensation constitue donc la matérialisation de la trajectoire de la particule étudiée. Une trajectoire parfaitement visible à l'oeil nu, qu'il ne reste plus dès lors qu'à photographier.

Trajectoires de rayons b
émis par une source de radium

Pour obtenir ces trajectoires électroniques, Charles Thomson Rees Wilson avait utilisé un faisceau de rayons X. Ces rayons dont l'étude du spectre permit à Henry Gwin Jeffreys Moseley (1887 - 1915), alors assistant d'Ernest Rutherford, de démontrer que le numéro atomique de chaque élément de la classification périodique correspond en réalité au nombre d'électrons gravitant autour du noyau de l'atome, soit au nombre de charges porteuses d'électricité négative. L'atome étant électriquement neutre, ce numéro atomique doit également correspondre à la charge totale du noyau, porteur, lui, d'électricité positive.

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