Les origines de la découverte du nombre üma (qui,comment?)
SCIENCES ET TECHNIQUES
+ DE 2 ANS
Le 16/02/2016 à 14h13
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Question d'origine :
Bonjour,
à l'école on m'a toujours appris que le poids d'une particule de l'atome (proton ou neutron) en (üma) est de de la valeur d'environ 1,66x10^-24 g, mais on n'a jamais pu m'expliquer les provenances de ce chiffre et la façon du comment cela a été découvert.
je vous remercie d'avance.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 19/02/2016 à 11h37
Bonjour,
Pour mémoire, les masses du proton et du neutron sont respectivement égales à :
• 1,672 622 ×10-27 kg ou encore 1,0072765 u
• 1,674 93 ×10-27 kg ou encore 1,0086649 u.
Source : COmmittee on DATA for Science and Technology (CODATA) via les articles de Wikipédia consacrés au Proton et Neutron
L'aventure de la connaissance des particules subatomiques doit beaucoup aux recherches des physiciens de la première moitié du XXe siècle.
En 1895, Jean Perrin, dans son travail de thèse, montrait que les rayons cathodiques transportent de l'électricité négative. De son côté, Joseph Thompson étudiait leur déviation par un champ magnétique et par un champ électrique. Il pouvait en déduire leur vitesse, ainsi que le rapport entre leur charge et leur masse.[...]
Et comme le rapport entre la masse et la charge était remarquablement constant dans toutes les expériences qu'il avait conduites, quel que fût le gaz utilisé dans ses tubes à rayons cathodiques, et quel que fût le métal constituant la cathode, Thomson conclut qu'il s'agissait d'un seul et même corpuscule.Vers 1898-1899, Il réussit par la suite à mesurer indépendamment et la masse et la charge de ce corpuscule. Ce corpuscule prit au fil des années le nom d'« électron ».
Source : De l'atome au noyau : une approche historique de la physique atomique et de la physique nucléaire, page 16.
Dans la continuité, en 1907, J. J. Thompson reprend à son compte l'étude des rayons canaux découverts par Eugen Goldstein. Il les nomme tout simplement "rayons d'électricité positive". Il étudie leur nature, leur charge, leur masse.
Source : ibid, page 184 (Cet ouvrage est une vraie mine sur l'histoire de la physique atomique au XXe siècle).
On le voit, les recherches portaient sur les gaz, plus faciles à étudier. De plus,
* la loi d'Avogadro ou d'Avogadro-Ampère, énoncée par Amedeo Avogadro en 1811, spécifie que des volumes égaux de gaz parfaits différents, aux mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules.
* Une mole de gaz parfait occupe approximativement un volume de 22,4 litres aux conditions normales de température et de pression (CNTP), ce qui correspond à une pression d'une atmosphère, soit 101 325 Pa et une température de 0 °C.
Source : Wikipédia
D'autres découvertes ont permis de trouver et caractériser le proton et le neutron.
Le concept d'une particule analogue à l'hydrogène, constituant des autres atomes, s'est graduellement développée au cours du XIXe siècle et du début du XXe siècle. Dès 1815, William Prout émet l'hypothèse que tous les atomes sont composés d'atomes d'hydrogène, sur la base d'interprétations des valeurs des masses atomiques ; cette hypothèse se révèle fausse lorsque ces valeurs sont mesurées avec plus de précision.
En 1886, Eugen Goldstein découvre les rayons canaux et montre qu'ils sont composés de particules chargés positivement (des ions) produits par des gaz. Cependant, comme les ions produits par différents gaz possèdent des rapports charge/masse différents, ils ne sont pas identifiés comme une simple particule, à la différence de l'électron découvert par Joseph Thomson en 1897.
À la suite de la découverte du noyau atomique par Ernest Rutherford en 1911, Antonius van den Broek émet l'hypothèse que la place de chaque élément dans la classification périodique est égale à la charge de son noyau. Cette hypothèse est confirmée expérimentalement par Henry Moseley en 1913.
En 1919, Rutherford prouve que le noyau de l'atome d'hydrogène est présent dans les autres noyaux. Il remarque que lorsque des particules alpha sont envoyées dans un gaz d'azote, ses détecteurs de scintillation indiquent la signature de noyaux d'hydrogène. Il détermine ensuite que cet hydrogène ne peut provenir que de l'azote. Ce noyau d'hydrogène est donc présent à l'intérieur d'un autre noyau. Rutherford baptise la particule correspondante du nom de proton, d'après le neutre singulier du mot grec pour « premier », πρῶτον.
Source : Wikipédia
Pour en savoir plus :
* Histoire de l'atome : de l'intuition à la réalité, sélection de textes qui révolutionnèrent la physique et posèrent les bases de la physique atomique.
* Nucleus, un voyage au cœur de la matière.
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