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



En route vers le nucléaire (8/10)

Ernest Rutherford avait en son temps proposé que chaque neutron soit constitué d'un proton et d'un électron très intimement liés. En d'autres termes, que le noyau de chaque atome comportât des protons et des électrons. Or, l'une et l'autre particules sont animées d'un mouvement de rotation sur elles-mêmes, d'un mouvement de spin leur conférant une nature magnétique. Dans le cas des électrons et des protons, ce nombre de spin ne peut prendre que deux valeurs : +(1/2).(h/2p) et -(1/2).(h/2p), où h désigne la constante de Planck. Un noyau d'azote a priori constitué de 14 protons et 7 neutrons, d'un nombre impair de particules donc, devait donc être caractérisé par un spin demi-entier. Cette valeur entrait toutefois en totale contradiction avec celle déduite de plusieurs expériences. Le modèle du noyau de l'atome devait donc être repensé. Ce à quoi s'employèrent Werner Heisenberg (1901 - 1976), Francis Perrin, D. Ivanenko et E. Gapon.

Nous sommes en 1933. Werner Heisenberg profite de la tenue du Conseil Solvay pour annoncer sa découverte : le noyau de chaque atome est en réalité constitué de protons et de neutrons, ces particules de spin demi-entier dont l'on démontrera par la suite l'appartenance à une même espèce : le nucléon. Pour autant, l'un et l'autre n'ont pas la même masse. Celle du neutron est légèrement supérieure à celle du proton en effet, comme le démontreront bien vite Frédéric et Irène Joliot. Instable, le neutron libre se désintègre d'ailleurs en un proton et un électron, avec une période voisine de dix minutes. Ce qui lui valut d'être qualifié de radioactif b-, le signe négatif se référant à la charge de l'électron.




Portrait de Werner Heisenberg (1901-1976)


Cet ajout de signe s'était révélé nécessaire après la découverte, en 1931, de l'existence d'un électron de charge positive - ou anti-électron - par Paul Adrien Maurice Dirac (1902 - 1984). Une découverte théorique qui trouva bien vite confirmation dans l'étude du rayonnement cosmique par Robert Andrews Millikan (1868 - 1953) et Carl David Anderson (1905 - 1991), puis dans les expériences de Frédéric et Irène Joliot.

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