[PDF] Le siècle de lélectron la découverte des rayons

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NOUVEAU MILLENAIRE

L e siècl e d e l'électro n E n

1900, personne

n'aurai t même pu imagine r le s transformation s qu e connaîtrai t la scienc e a u cour s de s cen t année s qu i allaien t suivre Frank

Close,

théoricie n e t auteu r scientifique survol e l e siècl e

écoul

é et porte son

regar d su r l e prochain Retou r à l'origine du temps - une simulation de la physique au collisionneur LHC du CERN. S i la structure de l'ADN et la nature de la vie peuvent être considérées comm e le s découverte s de plus grande portée du XXe s., quelles seront les grande s percée s du siècle prochain? Les grands pontifes affectionnent ce typ e de question en ce début de millénaire. Nous savons bien sûr qu'il est impossibl e d'y répondre, mais, pour bien nous pénétrer de l'imprévisibilité de s temp s futurs , il peut être intéressant d'imaginer ce que nous aurions répond u à la même question il y a un siècle. Ver s la fin du XIXe s., certains scientifiques pensaient que les principes fondamentau x de la physique avaient été découverts et que seuls les détail s restaien t à approfondir. Un problème encore non résolu - l'allure apparemmen t inexplicabl e du spectre de rayonnement émis par un corps d e températur e quelconqu e - trouva une réponse il y a cent ans grâce à la théoriqu e quantique , par laquelle notre vision du monde a radicalement changé

Pouvons-nou

s

établi

r u n parallèl e ave c le présent? Peut-être l'au teu r d'u n articl e similair e en 2100 pourra-t-il répondre à cette question... Le s grande s découverte s d u XIX e siècl e Alor s que le XIXe s. touchait à son terme, trois grandes découvertes ont montr é la voie à explorer au XXe s. en jetant leur lumière sur la science, alor s naissante qu e nou s appelon s aujourd'hu i physiqu e de s particules . En moin s de trois ans, entre la fin de 1895 et 1897, Rontgen a découvert les rayon s X

Becquere

l la radioactivité et Thomson a isolé l'électron. Pour moi, l a découvert e des rayons X et celle de l'électron symbolisent le bond en avan t qu e nou s avon s fai t dan s les cent ans qui se sont écoulés depuis.

Interroge

z l'homm e de la rue sur les rayons X et il vous parlera de radios d'o s cassés Pose z la même question à un scientifique et il évoquera la cristallographi e au x rayon s X

Lorsqu

e

Rontge

n s'apprêtai t à recevoir le pre mie r pri x Nobe l de physique, en 1901, nul n'aurait pu prévoir les travaux de Bragg s e n cristallographi e pa r rayon s X , et encore moins l'utilisation de cet outi l pa r Crick et Watson, un demi siècle plus tard, pour établir la structure d e l'ADN C e qu e beaucou p considéreraien t comm e l'une des plus grandes découverte s de la biologie apparaîtrait à de nombreux lecteurs du Courrier CERN comm e un e applicatio n de la physique. A u XXI e s., la génétique sera probablement aussi révolutionnaire que l'électroniqu e l'a été au XXe s. Aujourd'hui, pour la plupart des physiciens de s particules tou t tourn e autou r de l'électronique et des autres réalisa tion s qu i on t découl

é de la découverte de l'électron.

Le s constituant s fondamentau x d e l a natur e J J Thomson a fait son entrée à l'Institution royale le 30 avril 1897 pour annonce r s a découvert e de l'électron, un constituant fondamental de tout atome

Aprè

s queThomso n eu t reçu t - à juste titre - le prix Nobel (en 1906) pou r avoi r montr qu e l'électro n

étai

t un e particule so n fils, G PThomson, l e reçu t en 1937 pour avoir montré qu'il s'agit d'une onde. Mais ça c'est un e autr e histoire Bie n plu s tard, à la fin des années 60, des faisceaux d'électrons ont été accéléré s su r un e distanc e de 3 km pour venir frapper des cibles de protons e t de neutrons au SLAC. Ces expériences ont montré que le coeur de l'oi gno n cosmiqu e n'est pas le noyau de l'atome: les ultimes constituants nucléaire s (d u moin s pou r le XXe s.) sont les quarks. A u débu t du siècle, on croyait que les éléments constitutifs de l'atome

étaien

t les constituants fondamentaux de la Nature; à la fin du siècle, on découvr e qu e ce sont les électrons et les quarks. L'électron n'est que l'iin de s six membres de la famille des leptons; il existe aussi six types de

Courrie

r CER N

Janvier/Février

2000 15

NOUVEAU MILLENAIRE

Un siècle d'électrons: Frank Close avec une réplique de l'appareil qui permit à

Thomson de découvrir

l'électron en 1897. Derrière lui, l'impressionnante toile de fond de la physique actuelle des

électrons:

l'expérience L3au collisionneur

électron-positon

LEPdu CERN. quarks . A la fin du XXe s., personne n e sai t ave c certitud e pourquo i la Natur e a besoin de ce nombre pré ci s des-un s et des autres, mais la répons e aur a probablemen t été donné e à la finduXXIes. E n

1897, J J Thomson, seul dans

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