14.7 Propriétés et applications
339
En 1910, Ernest Rutherford utilisa des particules alpha pour l’étude de leurs
collisions avec les atomes d’une feuille métallique. Au cours de ces expériences,
Rutherford découvrit que ces particules ionisées étaient déviées de leur trajectoire
lors de leur passage à travers le métal. Il en déduisit que l’atome métallique devait
posséder une masse très concentrée, chargée positivement, qui engendrait les déviations observées. Rutherford venait de mettre en évidence l’existence du noyau
atomique.
Les très grandes déviations observées, lors d’un retour en arrière des particules
alpha, correspondent à la plus petite distance d’approche possible du noyau, c’est-àdire à ce qu’on peut considérer comme le rayon du noyau. Toutes les déterminations
faites à cette époque, et par la suite, donnent pour ce rayon une dimension de l’ordre
de 10 −15 m. En 1911, Rutherford proposa un modèle d’atome dans lequel la charge
positive est concentrée dans le noyau massif, les électrons tournant autour.
Ce fut encore Rutherford qui, en 1919, réussit à casser les noyaux atomiques,
réalisant ainsi la première transmutation artificielle d’un élément en un autre. Sa
méthode était très simple puisqu’elle consistait à placer un petit fragment d’une
substance radioactive dans une atmosphère d’azote. La détection des réactions résultant de la collision des particules alpha avec des atomes d’azote fut réalisée grâce
à la chambre de Wilson, visualisant les trajectoires des particules ionisées formées.
Les résultats montrèrent que des atomes d’azote avaient subi une transmutation en
atomes d’oxygène.
L’étude des transmutations montra l’existence d’atomes dont les masses atomiques étaient différentes de celles qui existaient à l’état naturel. Il devint évident
que les noyaux atomiques comportaient autre chose que des protons puisque, pour
une même charge, on obtenait des noyaux ayant des masses différentes. Ce constituant du noyau est le neutron qui fut mis en évidence, en 1932, par James Chadwick.
En étudiant la transmutation du bore, dans une atmosphère d’azote, par un bombardement de particules alpha, Chadwick observa que la trajectoire de certains ions
était déviée par le choc d’une particule qui ne laissait pas de trace dans la chambre de
Wilson, donc qui n’était pas chargée électriquement. L’étude de ces collisions permit
à Chadwick de déduire la masse de la particule invisible qui s’avéra sensiblement
égale à celle du proton ; ce fut la découverte du neutron.
14.7.2 La superfluidité
Le phénomène de superfluidité est la disparition complète de la viscosité d’un fluide
qui s’écoule ainsi sans frottement. Dans cet état superfluide, le liquide peut passer dans des capillaires extrêmement fins et même à travers des trous aussi petits
qu’un atome. Une conséquence de ce phénomène est l’existence de courants permanents ; par exemple, en lançant un écoulement dans un anneau poreux, on n’observe
pas de ralentissement de la vitesse d’écoulement au cours du temps, à température
constante.
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En 1910, Ernest Rutherford utilisa des particules alpha pour l’étude de leurs
collisions avec les atomes d’une feuille métallique. Au cours de ces expériences,
Rutherford découvrit que ces particules ionisées étaient déviées de leur trajectoire
lors de leur passage à travers le métal. Il en déduisit que l’atome métallique devait
posséder une masse très concentrée, chargée positivement, qui engendrait les déviations observées. Rutherford venait de mettre en évidence l’existence du noyau
atomique.
Les très grandes déviations observées, lors d’un retour en arrière des particules
alpha, correspondent à la plus petite distance d’approche possible du noyau, c’est-àdire à ce qu’on peut considérer comme le rayon du noyau. Toutes les déterminations
faites à cette époque, et par la suite, donnent pour ce rayon une dimension de l’ordre
de 10 −15 m. En 1911, Rutherford proposa un modèle d’atome dans lequel la charge
positive est concentrée dans le noyau massif, les électrons tournant autour.
Ce fut encore Rutherford qui, en 1919, réussit à casser les noyaux atomiques,
réalisant ainsi la première transmutation artificielle d’un élément en un autre. Sa
méthode était très simple puisqu’elle consistait à placer un petit fragment d’une
substance radioactive dans une atmosphère d’azote. La détection des réactions résultant de la collision des particules alpha avec des atomes d’azote fut réalisée grâce
à la chambre de Wilson, visualisant les trajectoires des particules ionisées formées.
Les résultats montrèrent que des atomes d’azote avaient subi une transmutation en
atomes d’oxygène.
L’étude des transmutations montra l’existence d’atomes dont les masses atomiques étaient différentes de celles qui existaient à l’état naturel. Il devint évident
que les noyaux atomiques comportaient autre chose que des protons puisque, pour
une même charge, on obtenait des noyaux ayant des masses différentes. Ce constituant du noyau est le neutron qui fut mis en évidence, en 1932, par James Chadwick.
En étudiant la transmutation du bore, dans une atmosphère d’azote, par un bombardement de particules alpha, Chadwick observa que la trajectoire de certains ions
était déviée par le choc d’une particule qui ne laissait pas de trace dans la chambre de
Wilson, donc qui n’était pas chargée électriquement. L’étude de ces collisions permit
à Chadwick de déduire la masse de la particule invisible qui s’avéra sensiblement
égale à celle du proton ; ce fut la découverte du neutron.
14.7.2 La superfluidité
Le phénomène de superfluidité est la disparition complète de la viscosité d’un fluide
qui s’écoule ainsi sans frottement. Dans cet état superfluide, le liquide peut passer dans des capillaires extrêmement fins et même à travers des trous aussi petits
qu’un atome. Une conséquence de ce phénomène est l’existence de courants permanents ; par exemple, en lançant un écoulement dans un anneau poreux, on n’observe
pas de ralentissement de la vitesse d’écoulement au cours du temps, à température
constante.