Les forces nucléaires ou la fin des énigmes : Des particules a bien disciplinées…

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Des particules a bien disciplinées

Dans la radioactivité a, tous les noyaux d’hélium émis par un corps radioactif donné, le polonium 210, par exemple, possèdent la même énergie cinétique. Aux fluctuations statistiques près, ils parcourent la même distance dans l’air, ou dans un gaz quelconque avant de s’arrêter. C’est ce qui avait rendu possible l’expérience de Rutherford mettant en évidence la transmutation provoquée. On avait d’ailleurs pu mesurer avec précision l’énergie des particules émises par un certain nombre d’émetteurs a d’après la déviation qu’elles subissaient à la traversée d’un champ magnétique intense. Si l’on représentait le nombre de particules observées en fonction de leur énergie, on obtenait ainsi des distributions – ou « spectres » – généralement caractérisées par la présence d’un seul pic. La largeur de ce dernier ne dépendait que de la « résolution » de la mesure, c’est-à-dire des performances de l’aimant utilisé et surtout de la qualité de la source radioactive, l’épaisseur de celle-ci devant être la plus faible possible, pour éviter que les noyaux d’hélium perdent trop d’énergie avant leur sortie. Ce pic pouvait donc être rendu très fin , et il était aisé d’admettre que toutes les particules émises avaient strictement la même énergie.

Ce résultat était d’ailleurs en bon accord avec le principe de conservation de l’énergie, revu et corrigé par Einstein en 1905. En effet, comme l’avaient montré Rutherford et Soddy, l’émission alpha à partir d’un atome, le polonium 210 par exemple, donne naissance au plomb 206. La différence de masse entre ces deux atomes étant légèrement supérieure à la masse de l’atome d’hélium, ce supplément, transformé en énergie selon l’équation d’Einstein, se retrouve sous forme d’énergie cinétique. Celle-ci se partage entre la particule a, qui est émise, et l’atome de plomb, qui recule, mais les lois de la mécanique imposent que ce partage s’effectue toujours dans les mêmes proportions, et toutes les particules a emportent donc la même énergie cinétique .

Ainsi, les rayonnements a, mono-énergétiques, obéissaient au principe de conservation de l’énergie avec la discipline qui est censée faire la force principale des armées… Mais cela ne semblait pas être le cas pour les rayonnements β.