(1856 - 1940)

À la fin du XIX^e siècle, plusieurs savants dont Crookes, Perrin et le physicien anglais Joseph John Thomson poursuivent leurs expériences et étudient le comportement des rayons cathodiques en présence d'aimants et de champs électriques. Ils découvrent que ces rayons dévient en leur présence.

Thomson utilise cet appareil dans ses expériences. Le tube mesure environ un mètre de long et il est entièrement fait à la main.

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l'influence d'un champ électrique ou d'un champ magnétique sur les rayons cathodiques.
(animation Shockwave de Macromedia)

J. J. Thomson, fin expérimenteur doué pour interpréter des résultats, conclut que ces rayons lumineux sont des particules négatives qu'il appelle «électrons». Il détermine même le rapport entre la charge électrique (e) des particules et leur masse (m):

e/m = 1,76 X 10⁸ coulombs/gramme (C/g)

Cette valeur ne correspond au rapport d'aucun élément connu. L'électron constitue donc une particule à part entière, commune à tous les atomes.

Goldstein utilise le tube de Crookes modifié et découvre la présence de rayons se déplaçant vers la cathode. Thomson démontre que ces «rayons canaux »sont des particules positives.

Démocrite et Dalton s'étaient donc trompés... Le modèle de Dalton devra être modifié: l'atome ne peut plus être considéré comme l'unité indivisible la plus petite de la matière.

En 1897, Thomson construit un modèle atomique fondé sur les résultats des expériences faites à partir du tube de Crookes. Il représente l'atome comme un «gâteau aux raisins»: les «raisins» sont les électrons, la «pâte» est chargée positivement et le «gâteau» est électriquement neutre. On donnera le nom de «Plum-Pudding» au modèle atomique de Thomson.

Ce modèle permet de ressortir une importante caractéristique de l'atome. Celui-ci est électriquement neutre. Il renferme autant de charges positives que de charges négatives. Le «Plum-Pudding» explique les résultats obtenus en électrostatique: les phénomènes électrostatiques d'attraction et de répulsion s'expliquent par un transfert d'électrons. Toutefois, ce modèle ne peut pas expliquer pourquoi il n'y a que les électrons qui peuvent être perdus et pourquoi l'atome ne perd pas ou ne gagne pas de charges positives.

L'électronique voit le jour grâce à l'invention de Crookes. Le téléviseur, l'écran d'ordinateur, le fluorescent et les autres types d'écrans cathodiques ne sont que des versions améliorées des types de Crookes et du dispositif créé par Thomson pour faire dévier les électrons à l'aide d'un champ électrique.

La conception du modèle atomique s'améliore constamment. L'atome n'est plus la particule ultime de la matière comme au début du XIX^e siècle.

Les découvertes de la fin du siècle sont nombreuses et chacune en entraîne une autre. Ainsi, à partir d'expériences avec le tube de Crookes, les rayons X de Röntgen ont permis la découverte des rayons uraniques par Becquerel. Parallèlement, Thomson découvre les électrons. Cette série impressionnante de découvertes permettra de franchir un énorme pas vers le coeur de la matière. Ces rayonnements conduiront les Curie à la découverte de la radioactivité. De plus, les expériences de Rutherford avec une feuille d'or contribueront à peaufiner le modèle atomique par la découverte du noyau atomique.

En résumé, la conception de la matière selon Thomson:

• L'atome est une sphère de densité uniforme.
• L'atome est fait de particules négatives et de particules positives.
• Le nombre de particules négatives et de particules positives est égal, donc l'atome est neutre.

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Pour en savoir davantage sur ce scientifique, vous pouvez consulter la recherche de Myriam Beaudoin et d'Annie Collerette: Sir Joseph John Thomson - Les électrons du site «Chimisterie».

Bibliographie

BANDZUCK, C., L. BÉLISLE et P. VALIQUETTE. Odyssée, Montréal, Éditions du Renouveau pédagogique inc., 1991, 527 p.

BOUCHARD, Régent, et Roger DIONNE. Découvertes - Manuel d'apprentissage, Montréal, Lidec inc., 1992, 617 p.

GRENIER, Eva. En quête des propriétés et de la structure, Montréal, Les Éditions HRW ltée, 1991, 150 p.

MASSAIN, R. Chimie et chimistes, Paris, Éditions Magnard, 1961, 392 p.

«Thomson (sir Joseph John)». Axis : L'encyclopédie Multimédia Hachette [CD-ROM]. Version 1.01.00, © Le livre de Paris - Hachette, 1993.

«Thomson, sir Joseph John». Encyclopédie Microsoft Encarta 98 [CD-ROM]. Microsoft Corporation, 1997.

Laurent, Pierre. (Page consultée le 14 octobre 1998). Sir Joseph John THOMSON, [En ligne]. Adresse URL: http://www.unicaen.fr/home/expoRontgen/Biographies/ThomsonJJBiographie.html

Science Museum, et Institute of Physics. (Page consultée le 14 octobre 1998). Discovery, 1897, [En ligne]. Adresse URL: http://www.iop.org/Physics/Electron/Exhibition/section2/

Becquerel

Curie