Comment a-t-on découvert l'intérieur de l'atome ?
Depuis l'Antiquité, on se demande de quoi est faite la matière. Il a fallu plus de 2 000 ans et des expériences très astucieuses pour voir à l'intérieur de l'atome. Lis les documents puis réponds aux questions.
Les documents
Document 1 — Démocrite, l'idée d'atome
Vers 400 av. J.-C., le philosophe grec Démocrite imagine que la matière est formée de grains minuscules et insécables, qu'il appelle atomos (« qu'on ne peut pas couper »). C'est une idée, sans aucune expérience pour la vérifier.
Document 2 — Thomson et l'électron (1897)
Le physicien anglais J. J. Thomson montre que tous les atomes contiennent de minuscules particules chargées négativement : les électrons. Comme un atome est électriquement neutre, il imagine l'atome comme une boule de matière positive dans laquelle les électrons sont dispersés « comme des raisins dans un pudding ».
Document 3 — Rutherford et la feuille d'or (1909-1911)
L'équipe d'Ernest Rutherford bombarde une feuille d'or très fine (épaisseur ≈ 0,1 µm) avec des particules α, chargées positivement. Résultats :
- presque toutes les particules traversent la feuille sans être déviées ;
- quelques-unes sont fortement déviées, et de très rares rebondissent.
Rutherford en conclut que l'atome est surtout constitué de vide, avec en son centre un noyau minuscule, chargé positivement, qui concentre presque toute la masse. Plus tard, on découvrira que ce noyau contient des protons (positifs) et des neutrons (neutres, découverts par Chadwick en 1932).
Document 4 — Ordres de grandeur
| Objet | Taille (diamètre) |
|---|---|
| Atome | environ $10^{-10}$ m |
| Noyau | environ $10^{-15}$ m |
| Cheveu | environ $8\times10^{-5}$ m |
Les questions
1. D'où vient le mot « atome » ? Que pensait Démocrite de l'atome ?
2. Quelle particule Thomson a-t-il découverte ? Quel est le signe de sa charge électrique ?
3. Pourquoi Thomson devait-il placer de la matière positive dans son modèle d'atome ?
4. Expérience de Rutherford : quel résultat montre que l'atome est surtout fait de vide ? Quel résultat montre l'existence d'un noyau ?
5. À l'aide du document 4, calcule combien de fois l'atome est plus grand que son noyau.
6. Fais un schéma légendé de l'atome selon le modèle de Rutherford (noyau, électrons, vide).
7. Rédige en 3 à 4 lignes : « Comment le modèle de l'atome a-t-il changé entre Démocrite et Rutherford ? »