Électron inférieur à l'atome

2002/04/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

De la main des rayons X, la radioactivité, le rayonnement du corps sombre... À la fin du XXe siècle, la physique a reçu une énorme impulsion et plusieurs experts ont pensé que presque tout était découvert. Mais les historiographes voient autrement la situation de cette époque; la véritable révolution de la physique qui allait venir dans les années à venir (de notre point de vue) et, par conséquent, le début du nouveau siècle a été situé en 1895. Deux ans plus tard, on a découvert la première particule inférieure à l'atome: l'électron.

Besoins et besoins

La matière est formée d'atomes, c'est-à-dire de composants de base de la matière indivisible. Indivisibles ? Les scientifiques n'ont pas hésité à cette époque: toutes les choses sont formées par des atomes qui ne peuvent pas être divisés.

Cette idée n'était pas une simple réflexion, mais beaucoup de scientifiques, après une longue recherche, ont réussi à diviser les substances en composés et éléments. En outre, les éléments ont été commandés en fonction de leurs propriétés chimiques. Le Russe Dimitri Mendeleiev ‘a terminé’ cette œuvre et a appelé le résultat du tableau périodique. Mendeleiev ne connaissait pas tous les éléments et a reconnu qu'il y avait des trous incomplets, peut-être sa plus grande contribution.

Le tableau périodique est très utile car il s'agit d'une classification basée sur des propriétés chimiques. Mais pourquoi y a-t-il des éléments similaires aux autres ? En quoi consiste le secret? La réponse a été trouvée par les physiciens.

Effets de couleur

Les expériences sur l'électricité étaient habituelles dans la physique de ce siècle. Électricité, à la fois statique et en courant, XVIII. Au XIXe siècle on a commencé à comprendre; la célèbre expérience de l'Américain Benjamin Franklin (comète et clé) a servi à expliquer que les rayons sont des effets électriques. L'électricité a attiré l'attention des physiciens. Cent ans plus tard, les expériences étaient beaucoup plus sophistiquées.

Le Britannique Michael Faraday a voulu étudier si l'électricité est transmise ou non dans le vide, mais n'a pas obtenu le vide ; il manquait une pompe de grande puissance. Mais en 1855, le fabricant allemand de verre Heinrich Geissler a construit une puissante pompe à mercure qui a conçu un tube spécial pour faire passer l'électricité sous vide, le tube de Geissler. Le résultat a été spectaculaire: dans la partie opposée à l'électrode négative, une luminosité verte s'est produite.

L'expérience est devenue célèbre et la concurrence entre les physiciens allemands et britanniques est ressuscitée. Dans les deux villages, une explication a été donnée au phénomène. En Allemagne, Eugen Goldstein a proposé que cette luminosité était une onde électromagnétique, inventée par le terme même rayon cathodique. En Angleterre, le physicien William Crookes, ancien élève de Faraday, a amélioré la pompe de Geissler et formé le tube de Crookes et a répété l'expérience. Selon Crookes, la clarté était produite par les particules (et non les ondes). Onde ou particule ? Cette question a continué jusqu'à la Seconde Guerre mondiale sans réponse adéquate.

Autres étapes

Les Allemands Johann Wilhelm Hittorf et Julius Plücker ont inventé des expériences pour étudier comment les rayons cathodiques sont transmis. Le premier a pu démontrer qu'il est émis correctement, car en mettant un solide sur la voie, le rayonnement est interrompu. Le second a détourné les rayons par des champs magnétiques. Cet effet a été utilisé pour la construction d'écrans de télévision.

Les plus petites particules chargées connues jusqu'alors étaient des ions, des atomes en définitive. Certains physiciens ont proposé que l'électricité soit transportée par des particules, mais si cela était vrai, ces particules ne pouvaient pas être des atomes. L'Allemand Herman Ludwig von Helmholtz a montré que la charge devait être divisée en petites unités dans l'atome.

Enfin, l'électron

L'Irlandais George Johnstone Stoney a calculé la charge de ces particules et obtenu un résultat assez précis. Les aimants détournaient facilement les rayons cathodiques, ce qui présentait deux explications : ils étaient des particules de grande charge ou beaucoup plus légères que l'atome. La masse a été calculée et on a constaté qu'elle était 1873 fois plus légère que l'atome d'hydrogène. On connaissait déjà les caractéristiques des rayons cathodiques, auxquels Stoney donna le nom d'électrons, mais ils ne savaient pas ce qu'ils étaient.

Enfin, l'interprétation des rayons cathodiques a été réalisée par le britannique Joseph John Thompson. Thompson pensait que les rayons cathodiques sont des "corpuscules". En 1895, le français Jean-Baptiste Perrin découvre que sa charge est négative. Thompson a appris deux choses importantes dans les expériences : que les champs électriques détournent également les rayons et se déplacent beaucoup plus lentement que la lumière.

Les scientifiques n'ont pas accepté cette conclusion dès le début, mais les expériences suivantes étaient conformes à l'idée de Thompson : l'électron est un composant de l'atome qui lui donne une charge négative. Le 30 avril 1897, une particule inférieure à l'atome fut notifiée pour la première fois.