L'atome et l'énergie nucléaire

« électron et d'un neutrino. La partie corpusculaire de la physique nucléaire se développa de plus en plus rapidement.

En 1932, Andersondécouvrit le processus par lequel le rayonnement électromagnétique se matérialise dans le vide en une paired'électrons, l'un négatif, l'autre porteur d'une charge électrique positive.

En 1938, Anderson et Neddermeyertrouvèrent parmi les rayons cosmiques arrivant au niveau de la mer des corpuscules, quelquefois positifs, d'autresfois négatifs, d'une masse 21 fois plus grande que celle de l'électron, 9 fois plus légère que le noyau d'hydrogène.

Cecorpuscule s'appelle, à cause de sa masse intermédiaire, le méson, ou plus exactement le méson mu.

Il sedésintègre dans une période de l'ordre d'un millionième de seconde en un électron et deux particules neutres,probablement des neutrinos.

En 1947, Powell et ses collaborateurs découvrirent un corpuscule plus lourd, le mésonpi, d'une masse 286 fois plus grande que celle de l'électron.

Cette particule se transforme en à peu près un centmillième de seconde, en un méson mu et un corpuscule neutre, probablement aussi un neutrino.

L'analogue neutrede ce méson pi fut trouvé en 1950 par Mac Millan et Panofsky.

Il s'annihile avec émission de deux rayons gamma.

Ona aussi des preuves de l'existence d'autres mésons chargés et neutres, de masses plus grandes, grâce à Leprince-Ringuet (1946 et 1948), Powell (1949), Rochester et Butler (1947), et Anderson et ses collaborateurs (1950).

Toutecette partie de la physique nucléaire était à ce moment-là dans un état de développement très intéressant, quipromettait d'éclairer les fondements de la physique nucléonique. La dynamique des nucléons dans le noyau et des réactions nucléaires put néanmoins se développer sans tenircompte des transformations des particules élémentaires lourdes, en regardant celles-ci comme des constituantsimmuables. Sur la nature des particules lourdes du noyau, il y eut des indications dès le commencement du siècle.

La troisièmeradiation des substances radioactives, la particule alpha, fut identifiée par Rutherford et Royds en 1909 ou noyau del'atome d'hélium.

Évidemment celui-ci ne peut pas être une particule constitutive élémentaire des noyaux parce queles masses des autres espèces nucléaires ne sont pas des multiples entiers de la masse de ce corpuscule, etsurtout parce que le corpuscule alpha est quatre fois plus lourd que le noyau d'hydrogène, le proton.

Mais dire quecette particule est un constituant non seulement de l'hélium mais aussi de tous les autres noyaux, fut évidemmenttout à fait naturel. La preuve de l'existence du proton dans le noyau vint de Rutherford.

En 1919, il réussit à faire la premièretransmutation artificielle, ouvrant ainsi l'ère du bombardement atomique.

L'appareil était très simple en comparaisonde l'équipement d'aujourd'hui.

Les projectiles étaient des particules alpha venant d'une source de radium : ellestraversaient de l'azote.

On observa des corpuscules venant de l'azote, ayant un parcours supérieur à celui desparticules alpha, et on put les identifier à des noyaux d'hydrogène rapides.

Il fallut conclure qu'un noyau de charge7 et de masse 14 sur l'échelle chimique se combine avec un noyau d'hélium de charge 2 et de masse 4 en donnantun proton de charge 1 et de masse 1, et un noyau résiduel d'oxygène de charge 8 et de masse 17, d'une espècenucléaire découverte plus tard comme constituant rare de l'oxygène naturel. Il se passa ensuite treize ans avant que Chadwick découvrît l'autre constituant nucléonique, le neutron, parl'analyse expérimentale d'un rayonnement très pénétrant émis par le glucinium, découvert par Bothe et Becker etétudié par les Joliot-Curie.

Cette particule a à peu près la même masse que celle du proton.

Les deux particulesconstitutives une fois identifiées, les physiciens du monde s'occupèrent des liaisons de ces nucléons dans le noyau,et de la nouvelle chimie des réactions nucléaires.

Irène Joliot-Curie et Frédéric Joliot découvrirent en 1933 qu'il estpossible de transformer un noyau stable en un noyau radioactif par bombardement.

En 1934, Fermi et sescollaborateurs à Rome trouvèrent qu'il est particulièrement simple de faire de telles transformations en se servant duneutron comme corpuscule incident, parce que cette particule neutre n'est pas repoussée par la charge électriquedu noyau.

Parmi les noyaux l'uranium se montre particulièrement compliqué, parce qu'ici les radioactivités artificiellesinduites par l'absorption des neutrons se révélèrent complexes et même mystérieuses, comme le trouvèrent Fermi etJoliot. La découverte de la fission nucléaire en 1938 fut le résultat d'une enquête radiochimique systématique faite parHahn et Strassmann pour identifier la nature chimique des activités mélangées induites dans l'uranium.

Ladécouverte qu'un des produits radioactifs était le baryum, d'une masse à peu près moitié de celle de l'uranium, futsurprenante et presque incroyable. A peine quelques semaines après l'annonce de Hahn et Strassmann, presque tous les grands laboratoires avaientobservé les deux fragments de la coupure de l'uranium, fragments emportant à eux deux une énergie de l'ordre de200 millions d'électronvolts, presque quarante fois plus grande que l'énergie d'émission des particules alphaordinaires.

Et, ce qui fut aussi important pour l'avenir, Joliot trouva que dans la fission de l'uranium par un neutron,quelques neutrons supplémentaires étaient libérés. Ces acquisitions expérimentales s'accompagnèrent d'un développement important de la théorie ; Bohr donna en 1936la conception du noyau composé, créé par le choc d'une particule A incidente avec un noyau B de la cible.

Cenoyau C, selon Bohr, ne se rappelle pas la manière dont il a été formé.

Il peut se dissocier en A et B, ou donnerd'autres produits D, E, F, etc., avec une probabilité relative qui ne dépend que de l'état énergétique du système. Pour imaginer les propriétés du noyau composé, Bohr le compara à une goutte liquide, avec une tension superficielleet des oscillations capillaires.

A l'aide de ce modèle on put comprendre la fission et faire des prédictions importantes.. »