Une seconde se construira sans difficulté : les particules électrisées en mouvement constituent un courant électrique; or, les courants sont déviés par les aimants. Si donc on fait passer le flux cathodique entre les pôles d'un aimant de puissance connue (fig. 4), on obtiendra une nouvelle déviation D2, dont l'importance dépend des trois mêmes inconnues: charge, masse et vitesse des particules cathodiques (1). Encore un pas et le problème serait résolu; mais il fut moins facile à franchir. A Wilson revient l'honneur d'avoir établi cette troisième équation sur des bases expérimentales vraiment prodigieuses d'ingéniosité. (1) La force déviante produite par un champ magnétique d'intensité H sur un courant d'intensité i est égale au produit Hi. Or, l'intensité d'un courant résultant du déplacement d'une particule chargée est égale au produit de sa charge e par sa vitesse v. Nous remplaçons donc en (2) le facteur P par Hev, ce qui donnera : Encore une fois, les termes exprimés par des majuscules sont mesurables. Supposons, par exemple, que notre tube ayant encore 20 centimètres de longueur, la déviation D2 produite dans un champ magnétique de 4,8 gauss ou de unités électrostatiques soit de 3 centimètres; la dernière 4,8 3 X 1010 équation devient : Il commença par remettre en lumière que, d'après les expériences déjà anciennes d'Aitken, l'humidité de l'air, même sursaturé d'eau, ne peut se condenser en nuages que si des particules solides, des poussières, lui servent de noyaux de condensation; puis il montra que les particules cathodiques sont très aptes à jouer ce rôle de noyaux; enfin il rappela que, comme Sir Stokes l'avait démontré dès 1850, les gouttes d'eau qui tombent à travers l'air sont d'autant plus efficacement freinées dans leur chute par ce milieu visqueux que leur rayon est plus petit, si bien que, lorsqu'on connaît leur vitesse de chute, on peut en déduire le rayon des gouttelettes (1). Cela étant, il fit construire une cage de verre dont le couvercle et le fond étaient constitués par des plateaux métalliques; il fit pénétrer dans cette cage de l'air saturé d'humidité, mais préalablement filtrẻ par un tampon d'ouate t pour éliminer tous les noyaux de condensation (fig. 5); cet air, sursaturé par une détente brusque qui le refroidit, reste parfaitement limpide. Mais si, mettant en œuvre un des nombreux moyens capables de faire naître des particules cathodiques (par exemple, un faisceau de rayons X), on en produit un grand nombre à l'intérieur de la cage : l'air (1) La force qui fait tomber la goutte (son poids) est proportionnelle au volume de cette goutte, c'est-à-dire au cube de son rayon; le freinage du milieu visqueux est proportionnel à la surface balayante (grand cercle) de la goutte, c'est-à-dire au carré de son rayon. Donc, quand ce rayon diminue, la force de chute diminue plus vite que celle de freinage, et il s'établit bientôt un équilibre de telle sorte que la vitesse de chute devient constante. Stokes a démontré que, pour une goutte d'eau, tombant dans l'air avec une vitesse v, on a la relation : Par exemple, si une gouttelette de brouillard parcourt verticalement sous l'action de la pesanteur seule, un trajet de 3 centimètres en 10 minutes se brouille aussitôt au moment de la détente et la buée ainsi formée se met à tomber d'un bloc, mais si lentement que la descente du bord supérieur est très facilement observable. Enfin, Wilson électrisa en sens contraire les deux plateaux d'après le sens de leur polarité la vitesse de chute fut accélérée ou retardée, ce qui est tout à fait naturel, puisque ces particules ont une charge négative. Mais cette force accélératrice ou retardatrice, la charge des plateaux étant connue, dépend uniquement de la charge des particules, qui devient ainsi calculable (1). (1) La vitesse constante de chute de gouttelettes est évidemment proportionnelle à la force qui les sollicite vers le bas. Or, dans les conditions ordinaires cette force F, est égale au poids P = mg. Soit v1 la vitesse de chute correspondante. Quand les plateaux créent un certain champ électrique E qui tend à accélérer la chute, la force F2 qui détermine la vitesse a comme expression mg Ee. Soit v cette vitesse. On pourra écrire : 4 3 Mais le poids mg d'une gouttelette est égal au produit du volumeз Une de nos trois inconnues, à savoir la charge des corpuscules, est donc déterminée; la solution des deux équations précédentes nous fournira alors la valeur des deux inconnues restantes : c'est-à-dire la masse et la vitesse des particules (1). Examinons maintenant les résultats de ces calculs : La vitesse de ces particules est fantastique : elle oscille entre 30 et 60 mille kilomètres par seconde. Ces électrons atteindraient la Lune en 5 secondes ! Un milligramme de matière projeté à cette allure produirait contre un obstacle le même choc que la ruée de 60 trains express lancés à toute vapeur! Heureusement pour nous, la masse des particules cathodiques est infinitésimale: par la densité (égale à l'unité dans le cas traité). Donc e = 4 πρ 22 3 E -- (9) Supposons, par exemple, que le bord' supérieur du brouillard tombe dans les conditions ordinaires à la vitesse de 0,005 cm par seconde, et que cette vitesse soit portée à 0,011 cm. (6,6 cm. en 10 minutes), lorsque l'un des plateaux étant au sol, l'autre, distant de 5 centimètres, reçoit une charge de 25.10-12 coulombs ou 0,075 unité électrostatique. L'équation (8) nous a appris que r = 0,000 064, de sorte que l'équation (9) devient, puisque E = 0,075 = 0,003: 4.4. 10-10 unité électrostatique ou 140 sextillionièmes de coulomb : c'est bien l'unité naturelle de charge électrique, ou électron. (1) Par exemple, en divisant (6) par (4) on obtient : ou v 5 625 000 000 cm. ou 56 250 kilomètres par seconde. Pour obtenir enfin la valeur de m, on mettra en (6) les valeurs obtenues pour e et pour v: 1 44 10-10 = 0,147.10-22 = -9375.104, ou m = 0,83.10-27 gramme. Rappelons-nous maintenant que la masse d'un atome d'hydrogène est de gramme nous voyons aussitôt que cette dernière masse est environ deux mille fois plus grande que celle de l'électron. 68 X 1022 elle n'est que la 2000° partie de celle de l'atome d'hydrogène, le plus léger des atomes connus. Quant à leur charge, elle est de 140 sextillionièmes de coulomb, c'est-à-dire précisément celle que je vous avais engagés à retenir et que l'électrolyse nous a révélée comme unité naturelle d'électricité... Cette charge voyage donc ici sans aucun support atomique ! Et l'on ne tarda pas à remarquer que, quels que soient le métal des électrodes et la nature du verre ou du gaz résiduel, les particules cathodiques, ou les électrons, puisque c'est bien de ceux-ci qu'il s'agit, sont toujours identiques. Que pouvait-on en conclure, sinon que les atomes d'un corps quelconque émettent, dans des conditions assez spéciales il est vrai, des électrons, et que ces derniers entrent dans la composition de tous les atomes? On doit se demander maintenant ce que devient l'atome qui a rejeté ainsi un ou plusieurs électrons. Des expériences semblables à celles que nous venons d'esquisser démontrent que ces résidus voyagent aussi en ligne droite, mais en sens contraire des électrons. On a donné à leur faisceau le nom de rayon scanaux de Goldstein. Leur vitesse est beaucoup plus faible que celle des particules cathodiques (environ 4 000 km. par seconde); par contre, leur masse est beaucoup plus élevée ; cette masse varie d'ailleurs avec la nature des gaz employés preuve que ces particules n'ont pas une nature propre, mais ne sont autre chose que l'atome privé de quelques électrons. Leur charge est positive et égale, mais en sens contraire, au total des charges perdues par émission d'électrons négatifs. D'où leur vient cette charge? Est-elle aussi granulaire, et existet-il au centre de l'atome un noyau d'électrons positifs? C'est une question sur laquelle les physiciens aiment mieux glisser, car leur ignorance est presque complète sur ce sujet... Nous imiterons leur exemple, non sans : |