Épisode 4 : découverte de l’électron

Au début du XIXème siècle, nous l’avons vu, Joe DALTON avait redécouvert ce que Leucippe et Démocrite avaient imaginé 2500 ans plus tôt : la matière n’est pas continue. Elle est constituée d’atomes, des éléments que l’on croyait alors indivisibles.

1850. Nous sommes dans une soufflerie de verre, quelque part dans les faubourgs de Bonn. HEINRICH GEISSLER bricole depuis quelque temps une pompe pour faire le vide d’air à l’intérieur de ses tubes. Il place à l’intérieur de l’un d’entre-eux une électrode métallique qu’il relie au pôle négatif d’un générateur. Une sorte de lumière apparaît alors sur la paroi de son tube. Cette lumière semble sortir de son électrode. Cette dernière étant chargée négativement (c’est donc une cathode), il qualifie le rayon lumineux de « cathodique ». Mais le mystère reste entier sur sa nature.

Le temps passe. 1900. THOMSON s’intéresse aux résultats de GEISSLER. Il complète le dispositif en forçant le rayon à passer dans un champ magnétique. Le rayon cathodique est dévié. Il s’agit donc de particules chargées électriquement.

A l’époque, on connaissait deux types de particules chargés :

  • les ions (des atomes ayant perdu ou gagné une ou plusieurs de leurs charges électriques) ;
  • les « particules élémentaires de l’électricité » (dont l’existence avait été mise en évidence par Georges STONEY en 1850 à partir d’expériences sur l’électrolyse de l’eau.)

Pour THOMSON, les ions étaient trop lourds pour être déviés de la sorte par un champ magnétique. Il lui restait alors comme seul candidat, les « particules élémentaires de l’électricité » de STONEY.

THOMSON fit passer le rayon cathodique entre une plaque chargée négativement et une seconde chargée positivement. Le résultat fut sans appel. Le rayon penchait invariablement vers le pôle + ! Les particules mystérieuses qui sortaient de ces électrodes étaient chargées négativement, comme celles de STONEY.

Une troisième expérience lui montra en outre qu’elles étaient très légères (mille fois plus légère que le noyau d’hydrogène ; lui-même le plus léger des éléments).

THOMSON avait montré que l’atome n’était pas indivisible, que deux petits éléments chargés négativement pouvaient en sortir et que ces éléments étaient à l’origine du courant électrique de STONEY. L’électron était né.

Cinquième épisode : découverte de la notion de quanta

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Les pères de la mécanique quantique, Physique

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