Électron

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Électron
Crookes tube-in use-lateral view-standing cross prPNr°11.jpg

Des expériences menées avec les tubes de Crookes ont démontré avec certitude l'existence de l'électron.
Sur la photo, le tube est rempli d'un gaz à basse pression. Une tension électrique élevée est appliquée entre la cathode (à l'extrémité gauche) et l'anode (à l'extrémité du coude sous le tube). À la cathode, cette tension fait naître un faisceau d'électrons qui se déplacent en ligne droite (la faible lueur bleue au centre du tube), tant qu'ils ne heurtent pas d'atomes de gaz. À la droite, une pièce métallique en forme de croix de Malte bloque en partie ce flux d'électrons, ce qui crée une ombre à l'extrémité droite. Les autres électrons frappent le fond du tube et le rendent en partie luminescent (lueur vert pâle). Dans le coude sous le tube, le gaz s'illumine (lueur bleue) au passage des électrons déviés, collectés par l'anode[1].

Propriétés générales
Classification
Famille
Groupe
Génération
1re
Interaction(s)
Symbole
Nbr. de types
1
Antiparticule
Propriétés physiques
Masse
9,109 × 10−31 kg
(511 keV/c2)
Charge électrique
-1 e
(−1,602 × 10−19 C ; selon CODATA 2010, elle est de −1,602 176 565(35) × 10−19 C[2])
Moment magnétique
9,274 × 10−24 J/T
Spin
½
Parité
+1
Durée de vie
> 2,1 × 1036 s[3]
Historique
Prédiction
Richard Laming (1838–1851),
George Stoney (1874) et d'autres
Découverte
1897
Découvreur

L'électron, un des composants de l'atome avec les neutrons et les protons, est une particule élémentaire qui possède une charge élémentaire de signe négatif. Il est fondamental en chimie, car il participe à presque tous les types de réactions chimiques et constitue un élément primordial des liaisons présentes dans les molécules. En physique, l'électron intervient dans une multitude de rayonnements et d'effets. Ses propriétés, qui se manifestent à l'échelle microscopique, expliquent la conductivité électrique, la conductivité thermique, l'effet Vavilov-Tcherenkov, l'incandescence, l'induction électromagnétique, la luminescence, le magnétisme, le rayonnement électromagnétique, la réflexion optique, l'effet photovoltaïque et la supraconductivité, phénomènes macroscopiques largement exploités dans les pays industrialisés. Possédant la plus faible masse de toutes les particules chargées, il sert régulièrement à l'étude de la matière.

Le concept d'une quantité indivisible de charge électrique est élaboré à partir de 1838 par le naturaliste britannique Richard Laming afin d'expliquer les propriétés chimiques des atomes. L'électron est identifié comme le corpuscule envisagé par Joseph John Thomson et son équipe de physiciens britanniques en 1897, à la suite de leurs travaux sur les rayons cathodiques.

C'est à cette époque que Thomson propose son modèle atomique. En 1905, Albert Einstein propose une explication de l'effet photoélectrique — des électrons émis par la matière sous l'influence de la lumière — qui servira d'argument en faveur de la théorie des quanta. En 1912, Niels Bohr explique les raies spectrales en postulant la quantification de l'orbite des électrons de l'atome hydrogène, autre argument soutenant cette théorie. En 1914, les expériences d'Ernest Rutherford et d'autres ont solidement établi la structure de l'atome comme un noyau positivement chargé entouré d'électrons de masse plus faible. En 1923, les résultats expérimentaux d'Arthur Compton convainquent une majorité de physiciens de la validité de la théorie des quanta. En 1924, Wolfgang Pauli définit le principe d'exclusion de Pauli, ce qui implique que les électrons possèdent un spin. La même année, Louis de Broglie émet l'hypothèse, vérifiée plus tard, que les électrons présentent une dualité onde-corpuscule. En 1928, Paul Dirac publie son modèle de l'électron qui l'amènera à prédire l'existence du positron puis de l'antimatière. D'autres études des propriétés de l'électron ont mené à des théories plus complètes de la matière et du rayonnement.

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