Les pères de la mécanique quantique : 1896, BECQUEREL découvre la radioactivité

Épisode 2 : découverte de la radioactivité

Becquerel découvre par hasard la radioactivité. « Par hasard », car il cherchait tout autre chose lorsqu’il s’intéressât, comme tous les physiciens de cette fin du XIXème siécle, aux tubes cathodiques.

Ces tubes, qui donneront bien plus tard la télévision, étaient des enceintes en verre dans lesquelles était placée une électrode chargée négativement (une cathode). Des électrons étaient alors émis. C’est ce type de dispositif qui permit à THOMSON de découvrir l’électron.

La spécialité de Becquerel est la phosphorescence, la faculté d’un matériau à réémettre la lumière à laquelle il a été exposé au préalable, lorsqu’on le place dans le noir. La phosphorescence, on le saura plus tard, est la conséquence de l’excitation des électrons des atomes du matériau phosphorescent.

Ces électrons, s’ils sont exposés à une source lumineuse (des photons), passent d’un état d’énergie :

• faible (ils sont proches du noyau) ;
• à un état plus élevé (ils s’en éloignent) ;

Lorsque la source est éteinte, les électrons regagnent leur positions initiale en émettant un photon (une particule de lumière).

Becquerel a l’idée d’étudier ce phénomène. Il utilise un film photosensible, qu’il protège d’un obstacle (un écran noir). Quel que soit le matériau phosphorescent étudié, le film reste noir. Sauf pour un sel d’Uranium ! Par ailleurs, même si l’uranium n’est pas, préalablement, exposé à de la lumière, le film change de couleur ! Becquerel n’est donc pas en présence du phénomène de phosphorescence. De quoi s’agit-il ? Il pense d’abord aux rayons X (photons à haute énergie) découverts par RÖNTGEN un an plus tôt.

Mais il observe que le rayon mystérieux peut être divisé en trois rayons distincts, lorsqu’il est placé entre deux électrodes. Il obtient :

1. Un premier rayon qui continue sa course en ligne droite ; il est donc neutre électriquement (il s’agit de photon : rayonnement gamma) ;
2. un second se dirige vers le (+) ; il est donc constitué de particules négatives (il s’agit d’électrons : rayonnement bêta) ;
3. un troisième se dirige vers le (-) ; il est donc constitué de particules positives (il s’agit de noyaux d’Hélium : rayonnement gamma) ;

Ils baptisent ces rayons « uraniques », car il est persuadé qu’ils sont spécifiques à l’uranium (Marie CURIE montrera que c’est faux en étudiant les propriétés similaires du radium).

BECQUEREL suppose qu’ils sont émis lors de la désintégration naturelle et spontanée de l’atome d’uranium, en éléments plus petits.

troisième épisode : découverte du radium