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 π3 V2 — '1 (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 = 0,000 064, de sorte que l'équation (9) devient, puisque E 0,075 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 Rappelons-nous maintenant que la masse d'un atome d'hydrogène est de 1 68 × 1022 = = 0,147.10-22 gramme : nous voyons aussitôt que cette dernière masse est environ deux mille fois plus grande que celle de l'électron. 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 4000 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 prévoir que l'étude de ce noyau positif ménage encore plus d'une surprise. VI. LES ÉMISSIONS RADIOACTIVES La découverte et l'étude des décharges dans les vides élevés avaient donc donné un premier coup de bélier à la doctrine de l'insécabilité de l'atome. Il s'en était suivi une première lézarde, signe avant-coureur d'une ruine plus complète. En 1896, M. et Mme Curie isolèrent le radium, émettant spontanément et sans aucune interruption, outre de la chaleur et de la lumière, un flux particulier d'énergie affectant l'allure d'un rayonnement cathodique. Cette sensationnelle découverte mit sur les dents toute une pléiade de savants obstinés. L'émission du radium fut pour ainsi dire disséquée par M. Becquerel : en appliquant encore une fois les méthodes de déviation par des champs électrique et magnétique, il montra que le radium projette, outre une vibration spéciale de l'éther (les rayons r), un flux de particules électrisées positivement, ayant comme poids atomique 4 (rayons a), et un torrent de particules négatives (rayons B), dont la vitesse est presque égale à celle de la lumière et dont la charge présente, encore et toujours, cette obsédante valeur de 140 sextillionièmes de coulomb; leur masse est, comme celle des particules cathodiques, la 2000 partie de celle de l'atome d'hydrogène. A ce signalement, nous reconnaissons sans hésiter l'électron. Dans le cas du radium, aucune énergie extérieure n'est mise en jeu; c'est dans son propre fonds que l'atome de ce métal trouve la force de projeter au loin ses débris. Et ceux-ci que deviennent-ils? Les particules a, se neutralisant au contact du milieu, forment l'hélium, corps rare, de poids atomique 4, que les chi mistes connaissaient déjà; et, d'autre part, en perdant cette particule, l'atome de radium change de nature : son poids atomique diminue de 4 unités, il est devenu atome de niton; ce nouvel atome émet, lui aussi, des particules a destinées à former de l'hélium et subit une nouvelle chute de 4 unités dans son poids atomique... et ainsi de suite. On a pu établir ainsi une véritable lignée de métaux, depuis le radium jusqu'au polonium et au plomb, réalisant ainsi cette mutation des métaux, rêve séculaire des alchimistes, traité hier encore de chimère. Nous reviendrons sur ce sujet d'un si haut intérêt philosophique. Quoi qu'il en soit, il ne restait plus aux défenseurs de l'insécabilité de l'atome que d'invoquer l'extrême rareté du radium et la possibilité d'une observation hâtive ou incomplète. Mais cette ressource même ne devait pas leur rester. : y La liste des corps radioactifs s'allongea uranium, actinium, polonium, thorium, etc., bien que le radium restât toujours très supérieur à ses émules... et l'on finit par établir indiscutablement que tous les corps peuvent émettre des électrons, pour peu qu'on les invite il suffira de les exposer aux rayons ultraviolets ou aux rayons X, de les soumettre à une action chimique appropriée, de les échauffer jusqu'à incandescence. Dans ce dernier cas notamment, l'émission d'électrons fut trouvée si intense qu'on put la mettre à profit pour construire soit des valves électriques ne laissant passer qu'une des phases des courants oscillants (tels les audions détecteurs ou amplificateurs qui ont révolutionné la T. S. F.), soit des cathodes filiformes incandescentes qui, avec le tube Coolidge, ont permis le dosage en intensité et en pénétrabilité des rayons de Röntgen: deux admirables progrès techniques issus de la théorie électronique. A la suite de ces succès, l'immense majorité des savants se rallia à cette idée que les atomes sont formés d'électrons positifs et négatifs diversement agences et que leurs différences spécifiques résultent, non pas d'un substratum propre, mais d'une structure architecturale particulière: telles des briques, donnant, selon leur arrangement, une chaumière, un palais ou un four à chaux. VII. REVOLUTIONS DES ÉLECTRONS DANS L'ATOME Restait à déterminer cette architecture. Et tout d'abord, l'énergie des atomes indique, sans aucun doute possible, que les éléments constitutifs sont en mouvement. Mais les trajectoires sont-elles ouvertes ou fermées? Ici commence la tâche de l'illustre Zeeman, interprétée par Lorentz. Pour faire comprendre l'œuvre de ces savants, nous devons rappeler d'abord quelques notions d'optique, universellement admises aujourd'hui. La lumière et la chaleur rayonnante ne sont autre chose que les vibrations d'un milieu élastique dans lequel baigne l'univers entier et qu'on appelle l'éther. Ces vibrations se propagent à la vitesse énorme de 300 000 kilomètres à la seconde. Divers procédés extrêmement précis ont permis de mesurer la fréquence de ces oscillations et ont conduit à ce résultat certain que les ondes hertziennes employées en T. S. F., la chaleur rayonnante, la lumière de diverses couleurs, les ondes chimiques qui impressionnent les plaques photographiques ne diffèrent essentiellement entre elles que par la rapidité des alternances. C'est ainsi, par exemple, qu'en T. S. F. on utilise des ondes dont la fréquence varie de 75 000 à 1 000 000; les lumières rouge, jaune ou violette comportent respectivement 400, 500 et 800 trillions d'oscillations par seconde. Il était naturel, étant donnée |