J’ai lu pour vous une courte biographie de Ernest Rutherford

Ernst Rutherford est un héritier direct d’éminents scientifiques français :

• Henri Becquerel qui, en 1896, avait mis en évidence l’existence d’un rayonnement alors inconnu émis par des atomes d’uranium et qu’il baptisa « rayonnements uraniques » ;
• Marie et Pierre Curie qui avaient, dès le début du XXème siècle, montré que le rayonnement de Beckerel s’apparentait à de la radioactivité (nom donné par Marie Curie) naturelle : la faculté de certains atomes (comme l’uranium, le radium ou le thorium) à émettre un rayonnement dont la nature resta toutefois inconnue.

J’ai lu pour vous une courte biographie de Ernest Rutherford

Ernest Rutherford souhaita comprendre la nature de ces rayonnements. Il a pour cela l’idée de positionner des feuilles d’or de plus en plus épaisses entre l’échantillon d’uranium et une cible. Il se rend compte que le rayonnement diminue avec l’augmentation épaisseur, mais qu’à partir d’une certaine épaisseur, il ne diminue plus. Une partie du rayonnement est donc arrêtée et une autre continue à perforer la feuille d’or. Il y aurait donc deux rayonnements de natures différentes ! Il baptisa le plus pénétrant Alpha et le moins pénétrant Béta.

En renouvelant l’expérience avec du Thorium, il montra que la désintégration décroit avec le temps selon une règle bien définie. Il met ainsi en évidence le principe de demi-vie : le temps nécessaire pour que la moitié de l’échantillon se désintègre. Cette demi-vie est spécifique à chaque élément radioactif.

Un atome peut se transformer en un autre !

Il montre aussi, et c’est révolutionnaire, que le Thorium en émettant son rayonnement alpha donne naissance à une autre particule, elle-même radioactive.

Ce résultat remet en cause un dogme vieux de 2500 ans : l’impossibilité de diviser un élément. Ceux qui jusqu’ici prétendaient pourvoir transformer du plomb en or étaient qualifiés de charlatans. Rutherford détruisit donc une certitude énoncée par le vieux Démocrite. Ce dernier avait d’ailleurs donné au dernier grain indivisible de la matière le nom d’atome (en grec : que l’on ne peut pas diviser).

Une désintégration qui émet beaucoup d’énergie

L’énergie dégagée par la désintégration est prometteuse, car bien supérieure à l’énergie qui peut être dégagée par une réaction chimique traditionnelle. Les atomes contiendraient donc une certaine énergie qui assurerait leur cohésion. Les casser reviendrait à libérer cette énergie !

Le rayonnement alpha : c’est de l »hélium

En 1903, il cherche à caractériser la nature du rayonnement alpha. Il place un échantillon radioactif dans des champs électriques et magnétiques. Il mesure la vitesse, leur charge et le ratio charge/masse. Il en déduit qu’il s’agit d’Hélium.

L’atome : c’est du vide !

On ne savait pas grand chose de la nature de l’atome. On savait seulement qu’il était électriquement neutre (qu’il contenait autant de charges positives que de charges négatives) et qu’il avait une masse. Rutherford continue alors à bombarder une feuille d’or avec des rayonnements alpha. Quelques particules sont déviées mais la plupart traverse l’obstacle sans encombre comme si la feuille d’or n’existait pas. Pour Rutherford la feuille d’or est constituée d’une constellation de points minuscules séparés par du vide. Ces points contiennent l’essentiel de la masse de l’atome : son noyau. Il en déduit le modèle moderne de l’atome : un noyau central minuscule entouré d’un nuage d’électrons.

Restait toutefois un mystère que lèvera Niel BOHR : pour quelle(s) raison(s) les électrons chargés négativement tombent pas, au bout d’un certain temps, sur le noyau chargé positivement ?

Un grand monsieur

Rutherford fut donc un élément majeur dans la chaine des scientifiques qui ont permis de comprendre la nature de la matière. Avec Rutherford commence l’âge d’or de la physique qui passera par Bohr, puis Einstein et bien d’autres.