SAT

(1906) (1). Ajoutons que J. Perrin a montré le prodigieux enchevêtrement de la trajectoire (2). :

Le spinthariscope montre l’action d’atomes isolés. Lancés

- par un radioélément (v. n° 14), ils bombardent, à la manière

d'une mitrailleuse, un écran en sulfure de zinc. À chaque choc, se produit un petit éclair ques peut voir avec un dispositif spécial.

Enfin, Ch. Th. R. Wilson observe ions, atomes, électrons, grâce au sillage de condensation que détermine leur trajectoire dans l’air humide, qu’une détente brusque sursature. On peut photographier ces traînées de brouillard (cf. n° 9).

En conclusion, l’atomicité existe non seulement pour les radiations (n° 9), pour l’action (n° 9) et pour l'électricité (n° 12), mais aussi pour la matière.

La radioactivité et la désintégration, tels sont les objets du n° 14. — Deux grandes découvertes, dues au hasard : a) celle des rayons X (n° 8), par Rôntgen, en 1895 ; irradiés par l’anticathode (v. n° 12), ils sont produits artificiellement ; b) celle, faite en 1896, par H. À. Becquerel, qui constata que l’'Uranium (Ur) émet spontanément une radiation comparable aux rayons X (3). L'intérêt des radiations mystérieuses fut ainsi éveillé. Ce qui fit alors découvrir le Radium (Ra), par P. Curie et Mue (1898), c’est le fait que la pechblende, minerai d’Ur, est plus radioactive que l'Ur pur. En même temps, on y trouva le Polonium (Po). Bientôt on découvrit toute une série d’autres radioéléments, dont le roi, en quelque sorte, est le Radium. On prophétisa une

révolution technique. Quelle erreur ! Scientifique, oui : le

voile de la structure de la matière a pu être un peu soulevé. Les radiations émises (spontanément) sont de trois sortes, dites a, B, y. Seuls les rayons Y sont analogues aux rayons X.

(1) Mort, fauché par la guerre, en 1917.

(2) Il est impossible de l'obtenir fidèlement par des-photographies, même prises à intervalles très rapprochés, et ainsi la vitesse n'est pas mesurable. Aussi E. et S. ont-ils dû choisir, comme grandeur caractéristique de l’agitation, le segment rectiligne qui unit le point de départ au point d'arrivée en un temps donné, sans s'occuper de l’enchevêtrement.

(3) Ajoutons que cette propriété fut découverte déjà un demi-siècle plus tôt, par Niepce de Saint-Victor ; mais dédain et scepticisme, tel fut son sort.

Comme les rayons cathodiques, les 8 sont formés d'électrons, mais lancés à une vitesse qui peut voisiner c. Peu pénétrants, les rayons à correspondent aux rayons canaux. Un gr de Ra émet 33 milliards de particules à par seconde (Regener, 1908) (1). Comme le rayonnement se maintient dans l’H liquide, son énergie n’est pas d’origine thermique, mais provient d’une dématérialisation partielle (v. n° 9). Ja technique parviendra-t-elle à dématérialiser intégralement l’atome ? L/explosion d’un seul déterminerait celle de la Terre ! Heureusement, l’allumette ne sera pas facile à trouver : elle devrait communiquer la température d'une dizaine de millions de degrés !

Iles combinaisons du Ra étant aussi radioactives que le métal, la radiation vient de l’intérieur de l'atome. Rutherford (1904) démontre que les a sont des atomes d'Hélium (He). La Nature réalise donc spontanément des transmutations, rêve des alchimistes. Cette découverte n’a pas produit d'Or ; elle a fait mieux : elle a promu la connaissance de l'Univers. |

Il existe deux familles de radioéléments, dont Ur et Th (le Thorium) sont les souches. C’est à Rutherford et à EF. - Soddy —— non cité par R. — qu'on doit la théorie de la désintégration spontanée (1903) et la déteimination de Ia généalogie et de la descendance du Ra. En émettant des a, le Ra, de poids atomique 226, donne le Radon (Ru), de poids atomique 222 : la différence (soit 4) est le poids atomique de He. On mesure la vie d’un radioélément par la durée rt de désintégration de la moitié de la masse initiale ; on procède ainsi, vu la logarithmicité du phénomène. Pour Ra, T est de 1750 ans, mais de quatre jours pour Rn. Projetant aussi des a, Ra donne Ra À, qui vit quelques minutes. La série continue, passant par Po. Quant à la souche, c'est Ur (Uyr-Ahn !), de tous les éléments celui de plus grand -poids atomique et qui vit 6 milliards d'années.

On peut calculer, en fonction du temps, la composition de la masse proverant de la transformation de l’Ur etinver- …

(1) L'émission d’a est montrée par un appareil de Rutherford. En utilisant des audions, on fait entendre à tout un auditoire le bruit de la projection.

. Le noyau d’He a 2 électrons de chaque espèce.

UUAR #

SE

sement. D’où la durée des périodes géologiques par le dosage de He ou de Pb dans les roches (1). -

Que l’atome ait une structure (n° 15), cela est prouvé par la désintégration, par l'émission de radiations et par l’existence d’atomes 1onisés (v. n° 16).

Rutherford, le premier, construisit un modèle atomique. Il est à l’image du système planétaire : les électrons-planètes sont maintenus en équilibre par révolution autour d'un noyau (soleil), chargé positivement. Conception hardie ! Oui, le travail du physicien est intuitif. Maïs la méthode de

la Physique est rigoureusement critique (2). D'innombrables

autres schémas ont dû être abandonnés.

Égal à la charge du noyau, dans l’atome neutre, le nombre des électrons-planètes est le nombre atomique. C'est lui qui détermine les propriétés chimiques ; aussi a-t-il remplacé le poids atomique dans le système périodique (n° 11) (3). Le nombre atomique est 1 pour l'atome H, système Terre- Lune ; 2 pour He, 3 pour Li, .…., 82 pour Pb, 88 pour Ra, 92 pour Ur (à la fin du système périodique). Il reste à trouver les éléments de nombre atomique 85 et 87. Le manque de stabilité des atomes à nombre atomique élevé

- est prouvé par la radioactivité ; maïs il n’est pas impossible qu'on trouve un jour des atomes plus lourds que Ur (4).

La radioactivité prouve que le noyau, lui aussi, a une structure. Le noyau d’H est appelé proton. Fn général, un noyau renferme un nombre de protons égal au poids atomique et un nombre d'électrons nucléaires égal à l'excès de ce poids sur le nombre atomique. Ces électrons constituent

les particules 8 (v. n° 14). Les autres sont dits pérrphériqnes

pla Fetes

(1) On peut aussi se baser sur la couleur de l’auréole polychroïque de certains micas : elle est due à He.

(2) Soyons, dit Pasteur, aussi hardis dans la conception de-l’hypothèse que rigoureux dans sa démonstration expérimentale.

(3) Ajoutons que les n. a. se déduisent des spectres X par une célèbre /o1 de Moseley (1913), vraie base du s. p. Le génial Moseley est mort, en 1915, à l’âge de 28 ans, fauché par la guerre. — Pour placer les radioéléments dans le s. p., il y a deux /ois de Soddy, Russel et Fajans, qui indiquent le déplacement subi par un élément quand il expulse une particule à ou une $.

(4) Ils existent probablement à l’intérieur des étoiles.

Des éléments de même nombre atomique sont dits 2s0topes (Soddy), parce qu'on leur donne même position dans le système périodique. Leurs propriétés, à l'exclusion de celles qui tiennent à la masse, sont identiques. Ce qui fit découvrir l’isotopie (1), c’est l'impossibilité d’assigner à chaque radioélément une place distincte, vu leur ncmbre. Soi-disant de poids atomique 207, le Pb ordinaire (tiré de la galène) est un mélange de deux isotopes : l’un de poids atomique 206, dernier descendant de l’Ur ; l’autre, de poids atomique 208, terme final de Th. Une pléiade comprend jusqu'à une dizaine d’isotopes. Le Mg en a trois, de poids : 24, 25, 26. En 1927, Aston a confirmé l’isotopie pour 57 éléments. Cette propriété a eu du mal d’être admise. Elle nesimplifie pas la Chimie ; maiselle est précieuse pour l'étude des noyaux.

Le rayonnement a prouve que le noyau d’'He préexiste dans les noyaux supérieurs.

En 1920, Rutherford, en bombardant, avec des rayons a, l'atome N ou d’autres atomes légers, a provoqué des désintégrations artificielles, libérant des noyaux d’'H, constatés par scintillement.

Thalès de Milet (vie s. av. J.-C.) eut l’idée d’une substance primitive : idée juste, mais, au lieu de l’eau, c’est l’H, comme l'avait supposé J. L. Proust, en 1815. Il se basait sur ce que les poids atomiques semblent multiples de celui d'H. En réalité, il y a une petite divergence, à cause de l’équivalence de la masse et de l'énergie (n° 0).

Le diamètre du noyau est environ un cinquante-millième

de celui de l’atome. Le vide relatif est donc aussi prononcé :

dans le microcosme que dans le système solaire. La compacité apparente tient aux forces de liaison. La distinction entre le proton et sa charge ne se justifie

(1) Ajoutons que l’isotopie est révélée par le spectrographe de masse de Thomson-Aston, qui permet de déterminer le poids atomique. On soumet les rayons canaux à un champ électrique et à un champ magnétique, normaux à la direction de ces rayons. Ceuxci dévient suivant des paraboles, dont la courbure est fonction du ” poids atomique. — Sous le bombardement cathodique, les isotopes émettent des rayons X de même fréquence, d'accord avec la loi de Moseley (v. note 3 de la page précédente).

Me

plus : le proton est donc l’atome d'électricité positive. La

masse étant de nature électrique, ce n’est donc pas la Mécanique qui est à la base des sciences physiques, — comme on l'avait cru au xIxe siècle —, mais c’est l’Électricité (1).

Le modèle de Rutherford laisse dans l’ombre la disposition et le mouvement des électrons périphériques. N. Bohr associa ce modèle à la théorie des Quanta. D'où une « légalité » (2) semi-classique du mécanisme atomique, objet de ce n° 16.

Contrairement au rayonnement thermique (n° 10), la radiation propre (Eigenstrahlung) permet de «regarder » dans l'atome. Mais, pour qu'il l’'émette, il doit y être excité, étant placé, p. ex., dans une flamme (3). Ce rayonnement fournit un spectre discret (4) et chaque élément a son système spécifique de longueurs d'onde À.

(1) On pourrait regretter que R., ayant exposé la structure de l'atome, n'ait pas ouvert ici une parenthèse astro-physique. Comment la chaleur stellaire s’entretient-elle ? La réponse est basée sur l’âge des étoiles : cinq trillions d’années (Jeans, 1928). La combustion. (explication enfantine des Anciens), la chute de météorites (Mayer), la contraction (Helmholtz et Lord Kelvin), les combinaisons chimiques (Faye) sont des explications fausses. Il ne reste que l’origine subatomique. La radioactivité (Soddy, 1919) et la formation d’He à partir d’'H (J. Perrin, 1919) ont fait place à l’anéantissement mutuel des électrons et des protons dans les atomes de nombre atomique supérieur à 92, cette matière se résolvant en radiations cosmiques (v. n° 8). Astres «que leur propre lumière dévore incessamment » (Musset) ! — Quant à l’évolution stellaire, elle s'explique par l’ionisation graduelle. Par exemple, l'atome moyen du Soleil n’a conservé que 2 des 95 électrons périphériques primitifs ; cet astre n’a plus à subir que sa dernière transformation catastrophique ; cela se produira dans... un trillion d'années (Jeans, 1927). — Quand l’atome est dépouillé de tous ses électrons planétaires, il est devenu incapable de vibrer et n’émet plus de lumière.

(2) Mauvaise traduction de « Gesetzlichkeit ». La pauvreté de la langue est responsable.

(3) Selon qu'on opère à la flamme (20000), à l'arc électrique (40000), ou à la température dite de l’étincelle (50002), on obtient trois spectres différents (sp. de flamme, d’arc, d’étincelle), qui, chacun, permettent l'identification de l'élément, à peu près comme des photographies prises de face, de trois-quarts, ou de profil.

(4) Nous ne dirons rien des spectres à bandes continues, dus aux molécules. Le spectre de radiateur intégral est continu.