Activité 1 : Georges Charpak
Le texte ci-dessous a été écris par Georges Charpak, un physicien français lauréat du prix Nobel de physique en 1992 :
Lorsque j’entrai au laboratoire dirigé par Joliot au Collège de France, la connaissance que j’avais de la structure de la matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes revues de vulgarisation. Je les résume rapidement : la matière est composée d’atomes, eux-mêmes constitués de noyaux entourés d’un cortège d’électrons. Les noyaux portent une charge électrique positive qui est de même valeur et de sens opposé à la charge des électrons qui gravitent autour du noyau.
La masse d’un atome est concentrée dans le noyau. Peut-être, sans prétendre faire un cours de vulgarisation, puis-je donner quelques précisions en me fondant sur des notions qui sont intuitives chez presque tous les lecteurs ? Un litre d’eau contient environ trente millions de milliards de milliards d’atome d’oxygène et deux fois plus d’atomes d’hydrogène. Or le litre pèse un kilogramme. Si je devais exprimer la masse de chaque atome avec les unités familières dans la vie courante, comme le kilogramme, je traînerais des chiffres avec une quantité quasi insupportable de zéros après la virgule ! Par exemple, pour l’atome de cuivre, le noyau a une masse de 10-25kg et la masse de l’électron est 100 000 fois plus petite.
Le proton porte une charge électrique positive. Celui-ci a un compagnon, le neutron, qui est neutre électriquement et a sensiblement la même masse. Tous deux s'associent de façon très compacte pour constituer les noyaux qui sont au cœur des atomes peuplant notre univers. Ils s'entourent d'un cortège d'électrons dont la charge compense exactement celle des protons. En effet, la matière est neutre sinon elle exploserait en raison de la répulsion qu’exercent l’une sur l’autre des charges de même signe, positif ou négatif.
Il faut avoir en tête l’échelle des dimensions. Le diamètre d’un atome est voisin d’un centième de millionième de centimètre. Celui d’un noyau d’atome est cent mille fois plus petit.
On voit donc que presque toute la masse d’un atome est concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons. C’est ce cortège seul qui gouverne le contact des atomes entre eux et donc tous les phénomènes perceptibles de notre vie quotidienne, tandis que les noyaux, tapis au cœur des atomes, en constituent la masse.
D’après le livre « la vie à fil tendu » de Georges Charpak en 1993