LA MASSE DES ÉLECTRONS

D'autres conceptions plus audacieuses encore sont suggérées par les résultats d'intéressante^ expériences. L'électron va fournir la possibilité de considérer l'inertie, la masse, non plus comme une notion fondamentale mais comme une conséquence des phénomènes électro-magnétiques.

M. J.-J. Thomson a eu le premier l'idée nette qu'une partie au moins de l'inertie d'un corps électrisé est due à sa charge électrique; cette idée a été reprise et précisée par If. Max Abraham qui. pour la première fois, a été amené à envisager la notion en apparence paradoxale d'une masse fonction de la vitesse. Considérons une petite particule portant une certaine charge électrique et supposons que cette particule se meuve dans Téther. elle est, comme nous le savons, équivalente à un courant proportionnel à sa vitesse, elle crée donc un champ magnéiique dont l'intensité est aussi proportionnelle à sa vitesse ; et pour la mettre en mouvement, il faut, par suite, en plus de la dépense correspondant à l'acquisition de son énergie cinétique ordinaire, lui communiquer une quantité d'énergie proportionnelle au carré de sa vitesse; tout se passe donc comme si, par le fait

de l'électrisation. sa capacité d'énergie cinétique, sa masse matérielle, s'était accrue d'une certaine quantité constante; à la masse ordinaire s'ajoute, si l'on veut, une masse électro-magnétique.

Les choses se passent ainsi tant que la vitesse de translation de la particule n'est pas très grande mais il n'en est plus tout à fait de même quand elle est, cette particule, animée d'un mouvement dont la rapidité devient comparable à celle avec laquelle se propage la lumière.

Le champ magnétique créé n'est plus alors un champ en repos, son énergie dépend d'une façon compliquée de la vitesse et l'accroissement apparent de la masse de la particule en mouvement devient lui-même fonction de la vitesse; il y a plus, cet accroissement peut n'être pas le même pour une même vitesse, suivant que l'accélération est parallèle ou perpendiculaire à la direction de cette vitesse ; en d'autres termes, il y aurait une masse longitudinale et une masse transversale apparentes qui ne seraient pas les mêmes.

Tous ces résultats subsisteraient alors même que la masse matérielle serait très petite par rapport à la masse électro-magnétique; l'électron se trouve posséder de linertie, même si sa masse ordinaire devient de plus en plus faible. La masse apparente, on le démontre aisément, croît indéfiniment lorsque la vitesse dont est animée la particule éiec- Irisée tend vers la vitesse de la lumière, ainsi io travail nécessaire pour communiquer à un électron une telle vitesse serait intini. Il n'est pas possible, par conséquent, que la vitesse d'un électron par rapport à l'éiher, puisse jamais dépasser, ni même aLleindre d'une manière permanente. 3Û0.GO0 kitoi.-ùLres à la seconde.

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Tous ces faits prévus par la théorie sont confirmés par l'expérience.

On ne connaît pas de procédés permettant de mesurer directement la masse d'un électron, mais on peut, nous l'avons vu, mesurer simultanément la vitesse et le rapport de la charge électrique à sa masse. Dans le cas des rayons cathodiques émis par le radium, ces mesures sont particulièrement intéressantes, parce que, comme le montre la largeur de la tache produite sur une plaque photographique par un faisceau primitivement étroit et dispersé ensuite par l'action d'un champ électrique ou magnétique, les rayons qui composent le faisceau sont animés de vitesses très différentes. M. Kaufmann a réalisé des expériences soignées par une méthode qu'il désigne sous le nom de méthode des spectres croisés et qui consiste à superposer les déviations produites par un champ magnétique et un champ électrique agissant dans des directions perpendiculaires Tune à l'autre; il a pu ainsi, en opérant dans le vide, enregistrer des vitesses très variables qui, partant pour crtains rayons des sept dixièmes environ de la vitesse de la lumière, atteignent, pour d'autres, les quatrevingt-quinze centièmes de celle-ci.

On constate ainsi que le rapport de la charge à ta masse — qui, pour les vitesses ordinaires, se montre constant et égal à celui qu'on a rencontré déjà dans tant d'expériences — diminue, d'abord lentement, puis très rapidement, quand la vitesse du rayon augmente et s'approche de la vitesse delà lumière; si on représente cette variation par une courbe, l'allure de cette courbe donne à penser que le rapport tend vers zéro quand la vitesse tend vers la vitesse de la lumière.

£5r*6 LA PHYSIQUE MODERNE

?outes les expériences antérieures nous ayant conduits à considérer que la charge électrique est la même pour tons les électrons, on ne saurait guère concevoir que cette charge pût varier avec la vitesse ; pour que le rapport, dont l'un des termes est resté fixe, ait pu changer, il a bien fallu que l'autre terme ne soit pas resté constant ; les expériences de M.Kaufmann confirment donc bien les prévisions de la théorie de Max Àbrahai masse dépend de la vitesse et augmente înd ment au fur et à mesure que cette vitesse se rapproche de ceile de la lumière. Elles pern. d'ailleurs, ces expériences, de comparer les résultats numériques du calcul aux valeurs mesurées. .•.a comparaison, très satisfaisante, montre que h masse totale apparente est sensiblement égale à la masse électro-magnétique; la masse matérielle de l'électron est donc nulle, toute sa masse est électro-magnétique.

Ainsi l'électron doit être considéré comme une simple charge électrique privée de matière, un premier examen nous avait conduits à lui attribuer une masse mille fois plus faible que celle d'un atome d'hydrogène, une étude plus attentive nous montre que cette masse était fictive; les phénomènes électro-magnétiques qui se produisent quand on veut mettre l'électron en mouvement, ou faire changer sa vitesse, ont pour eiïet de simuler, en quelque sorte, l'inertie et c'est cette inertie due à sa charge qui nous avait fait illusion.

L'électron est donc simplement un petit volume déterminé en un point de l'éther possédant des propriétés spéciales; ce point se propage avec une vitesse qui ne saurait dépasser la vitesse de la lumière.

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Quand cette vitesse est constante, l'électron crée autour de lui, par son passage, un champ électrique et uo champ magnétique ; autour de ce centra électrisé existe une sorte de sillage qui le suit à travers l'éther et qui ne se modifie pas tant que la vitesse demeure invariable. Si d'autres électrons suivent le premier, à l'intérieur d'un fil, ce fil sera parcouru parce que l'on appelle un courant électrique.

Lorsque l'électron est soumis à une accélération, une onde transversale se produit, une radiation électro-magnétique prend naissance, dont le caractère peut naturellement changer suivant la façon dont la vitesse varie; si l'électron a un mouvement périodique suffisamment rapide, cette onde est une onde lumineuse; si l'électron s'arrête brusquement, une sorte de pulsation se transmet dans l'éther, on obtient alors des rayons de Rôntgen.

§4.— VUES NOUVELLES SUR LA CONSTITUTION DE L'ÉTHER ET SUR LA CONSTITUTION DE LA MATIÈRE.

De nouveaux et précieux renseignements nous sont aussi fournis sur les propriétés de l'éther, vont-ils nous permettre de construire une représentation matérielle de ce milieu qui remplit l'Univers et de résoudre ainsi un problème devant lequel ont échoué, nous l'avons vu, les efforts prolongés de nos devanciers ?

Quelques savants semblent avoir eu cet espoir. M. Larmor, en particulier, a proposé une image des plus ingénieuses, mais qui manifestement est encore insuffisante. La tendance actuelle des physiciens est plutôt une tendance opposée, ils considèrent que la matière est un objet complexe, sur lequel nous nous imaginons à tort être fort renseignés, parce que nous sommes très habitués à le consi-

dérer et parce que ses propriétés singulières finissent par nous paraître naturelles, mais, selon toute vraisemblance, l'éther serait, dans la réalité objective, beaucoup plus simple et c'est lui qu'il conviendrait de considérer comme fondamental.

On ne saurait donc, sans commettre une véritable erreur de raisonnement, définir l'éther par des propriétés matérielles et c'est faire une besogne tout à fait vaine, condamnée d'avance à la stérilité, que de chercher à le déterminer par d'autre* qualités que celles dont l'expérience nous fournil une connaissance immédiate et précise.

L'éther est défini quand nous connaissons, e| chacun de ses points, en grandeur et en direction, les deux champs, électrique et magnétique, qui y peuvent exister. Ces deux champs peuvent varier; nous parlons par habitude d'un mouvement qui se propage dans l'éther, mais le phénomène accessible à l'expérience, est la propagation de ces variations.

Puisque les électrons, considérés comme une modification de l'éther symétriquement distribué autour d'un point, simulent parfaitement l'inertie, qui est la propriété fondamentale de la matière, il devient bien tentant de supposer que la matière est elle-même composée d'un assemblage plus ou moins complexe de centres électrisés en mouvement.

Cette complexité est, en général, très grande comme le démontre l'examen des spectres lumineux produits par les atomes, et c'est précisément par suite de compensations produites entre les divers mouvements que les propriétés essentielles de la matière, ainsi, par exemple, la loi de conservation de l'inertie, ne sont pas contraires à l'hypothèse.

Les forces de cohésion seraient dues aux attractions mutuelles qui s'exercent dans les -hamps

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électriques et magnétiques qui existent à l'intérieur des corps; on conçoit même qu'il se puisse produire sous l'influence de ces actions, une tendance à de? orientations déterminées, c'est-à-dire que l'on aperçoit la raison pour laquelle la matière peut être cristallisée.

Toutes les expériences faites sur la conductibilité des gaz ou des métaux et sur les radiations des corps actifs nous ont amenés à envisager l'atome comme constitué par un centre chargé positivement, ayan. sensiblement la grosseur de l'atome lui-même, autour duquel gravitent les électrons; on pourrai: évidemment supposer que ce centre positif conserve. lui, les caractères fondamentaux de ia matière et que, seuls, les électrons n'ont plus qu'une m: électro-magnétique.

On est mal renseigné sur ces particules positives, quoiqu'on les rencontre isolées, comme nous avons vu, dans les rayons canaux par exemple ; on n'a pu les étudier aussi sûrement que les électrons euxmêmes ; leur grosseur fait qu'ils provoquent dans les corps sur lesquels ils tombent des perturbations considérables, qui se traduisent par des émissions secondaires venant compliquer et masquer le | nomène primitif. On a, néanmoins, de série u raisons de penser que ces centres positifs ne soni pas simples; ainsi M. Stark i1) leur attribue, avec des preuves expérimentales fort ingénieuses à l'appui de son opinion, l'émission des spectres des raies dans les tubes de Geissler; la complexité du spectre

1. De môme Lenard établit qu'une par lie du spectre de Tare électrique paraît dû i des atomes devenus positifs p.-. . eu de plusieurs électrons négatifs.

décèlerait la complexité du centre. D'ailleurs, certaines particularités que présente la conductibilité des métaux ne sauraient s'expliquer sans une supposition semblable.

M. Jean Becquerel, ayant été conduit, lui aussi par ses recherches sur les phénomènes magnétooptiques, à penser que les atomes renferment des électrons positifs, a cherché à séparer ces électrons de la matière. Il a, dans ce but, institué de très ingénieuses expériences sur les rayons canaux et il interprète les résultats obtenus en supposant que le rayon-canal est partiellement transformé, dans son passage à travers le faisceau cathodique, en rayon composé d'électrons positifs à l'état de liberté.

Ainsi l'atome privé du corpuscule cathodique serait encore lui-même décomposable en élément analogues aux entrons et chargés positivement

Dès lors, rien n'empêche de supposer que ce centre simule, lui aussi, l'inertie par ses propriétés électro-magnétiques et qu'il n'est qu'une condition localisée dans l'éther.

Quoi qu'il en soit, l'édifice ainsi construit, se composant d'électrons en mouvement périodique, vieillit nécessairement; les électrons sont soumis à des accélérations qui produisent un rayonnement vers l'extérieur; certains d'entre eux peuvent s'éloigner du corps, la stabilité première finit par n'être plus assurée, un nouvel arrangement tend à se produire, et la matière nous paraît subir les transformations dont les corps radio-actifs nous ont fourni des exemples remarquables.

Nous avions, déjà eu, par fragments, tous ces aperçus sur la constitution de la matière; l'étude

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plus approfondie de l'électron permet de se placer ainsi à un endroit d'où l'on a une vue d'ensemble nette et claire et d'où Ton devine des horizons indéfinis.

Il conviendrait, toutefois, pour fortifier cette position, d'écarter quelques objections qui 1? menacent encore : la stabilité de l'électron n'est pat suffisamment démontrée, comment sa charge ne se dissipe-t-elle pas, quelles liaisons assurent la permanence de sa constitution?

D'autre part, les phénomènes de la gravitation restent mystérieux. Lorentz a bien tenté d'édifier une théorie où il explique l'attraction en admettant que deux charges de même signe se repoussent un peu moins que ne s'attirent deux charges égales mais de signe contraire, la différence étant d'ailleurs, d'après le calcul, beaucoup trop petite pour pouvoir être directement observée; il a cherché aussi à expliquer la gravitation en la rapportant aux pressions que pourraient produire sur les corps les mouvements vibratoires formant des rayons très pénétrants. Récemment, M. Sutherland a bien imaginé que l'attraction est due à la différence d'action des courants de convection produits par les corpuscules positifs et négatifs qui constituent les atomes des astres et qui sont entraînés dans les mouvements astronomiques. Mais ces hypothèses restent un peu vagues et bien des auteurs pensent, comme M. Langevin, que la gravitation doit résulter d'un mode d'activité de l'éther entièrement différent du mode électro-magnétique,