Hubert Reeves

Les électrons

Émission du 19 mars 2006

Tout comme le mot « électricité », le mot « électron » dérive du mot grec « elektron » qui signifie l'ambre jaune. On avait remarqué depuis longtemps la propriété de cette résine d'attirer les corps légers quand on la frotte.

La découverte de l'électron par le physicien anglais J.J. Thompson remonte à 1897. C'est l'analyse des éléments chimiques et de leurs réactions qui en a révélé l'existence. On a pu montrer que les atomes sont constitués de noyaux atomiques (protons, neutrons) autour desquels des électrons sont en orbite. La similitude des mouvements des électrons avec celui des planètes est trompeuse. Il ne s'agit pas d'un simple modèle réduit. Les lois qui régissent le microcosme et celles du macrocosme ne sont pas les mêmes …

Le nombre d'électrons spécifie la nature de l'atome : l'hydrogène n'en a qu'un seul ; l'uranium en a quatre-vingt douze. Tous les éléments chimiques sont compris entre ces deux extrêmes. Si on augmente la température, l'atome perd progressivement ses électrons. On dit qu'il s'ionise. On peut ainsi extraire les électrons des atomes, les isoler et en faire des faisceaux. Ces faisceaux ont beaucoup servi à étudier la structure de la matière sous toutes ses formes.

Les électrons sont des particules légères : environ deux mille fois moins massifs que les protons. Ont-ils un volume ? Contrairement aux protons, dont on a pu déterminer le rayon (un milliardième de micron), aucune observation n'a pu déceler la présence d'un volume mesurable chez un électron. Peut-on parler à son sujet d'une particule de dimension nulle ? C'est à voir. Il faut dire que, dans des espaces aussi restreints, la notion de dimension est brouillée par la physique quantique.

Les électrons et les photons ont une intime parenté. L'émission d'un photon d'une énergie donnée est provoquée par la perte de la même quantité d'énergie par un électron. Inversement, l'absorption d'un photon correspond à un gain d'énergie pour un électron. Il en est ainsi de toutes les particules chargées.

La physique inscrit les électrons, les quarks et les neutrinos sur la liste des particules élémentaires. Elle les considère, à toute fin pratique, comme des êtres « irréductibles », c'est-à-dire non composés d'éléments en lesquels on pourrait les séparer. Mais après les déconvenues des recherches antécédentes sur ces particules irréductibles (l'atome peut être cassé, le proton n'est pas « premier »), les physiciens restent prudents. Pour casser une particule (si elle est cassable …), il faut utiliser un scalpel très puissant. C'est-à-dire, nous l'avons déjà dit, la bombarder avec des bolides d'une grande énergie. Les accélérateurs contemporains n'y suffisent pas. Nous attendons des instruments plus puissants (par exemple au CERN à Genève) pour en avoir le cœur net.

La question reste posée.