Chaos et électrons

Notre Univers : Chaos et électrons

Chaos

Au début, il n’avait ni galaxies, ni étoiles, ni planètes, ni civilisations, ni vie. Et l’espace tout entier était rempli par un immense globe de feu brûlant uniformément dans une chaleur intense.

Nous savons que l’Univers – ou tout au moins sa dernière incarnation – est né il y a quelque quinze ou vingt milliards d’années, lors de l’incroyable explosion que nous appelons le Big Bang.

Le passage du Chaos né de cette explosion initiale que les êtres humaine commencent à explorer maintenant constitue la plus extraordinaire des transformations de matière et d’énergie qu’il nous ait jamais été permis d’entrevoir. En fait, descendants éloignés du Big Bang, nous sommes voués à comprendre puis à transformer ce Cosmos dont nous sommes surgis.

Dans l’obscurité que règne entre les étoiles se trouvent des nuages de gaz, de poussière et de matière organique. Grâce aux radiotélescopes, nous y avons trouvé des dizaines de sortes de molécules organiques, et cette abondance laisse croire que la substance de la vie se rencontre partout dans l’Univers. C’est-à-dire, le Cosmos, si on lui en donne le temps, est voué inévitablement à la vie et à son évolution. Peut-être, certaines planètes parmi les milliards de la Voie Lactée ne la connaîtront jamais.

D’autres verront la vie apparaître et disparaître, ou encore se limiter à ses formes les plus simples sans évoluer. Sur un petit nombre d’entre ces planètes, enfin, il est possible que se développent d’autres intelligences, et des civilisations plus avancées que la nôtre.

Mais dans un monde imprévisible où tout changerait tout le temps et au hasard, personne ne pourrait rien comprendre. La science n’existerait pas, la civilisation non plus.

Mais le chaos absolu n’existe pas. Les choses changent, mais en se conformant à des schémas, des règles, des lois naturelles. La connaissance est donc possible, le progrès et la science peuvent commencer.

Mais si l’électron est le héros, le photon est son acolyte fidèle et sans lui, pas d’exploits. Ces photons jouent également un rôle essentiel au sein de l’atome parce qu’ils sont en quelque sorte la corde qui rattache l’électron au noyau. Si l’on faisait disparaître le photon de la liste des particules élémentaires, tous les atomes se désintégreraient instantanément.

Électron

C’est en 1897 que le physicien britannique J. J. Thomson découvre une particule élémentaire. Même si on savait déjà assez beaucoup sur l’électricité, les expériences de Thomson étaient les premières à confirmer que le courant électrique est un déplacement de particules individuelles chargées. Ces particules en mouvement sont des électrons.

Tous les phénomènes et tous les effets en matière de l’électricité sont provoqués par les électrons. Tous les électrons ont exactement la même charge électrique, dont la valeur est extraordinairement faible et c’est pourquoi il fait un nombre gigantesque d’électrons – environ 10 (19) – pour induire un courant électrique ordinaire d’un ampère.

D’ailleurs, la charge de l’électron présente une anomalie troublante : cette charge est négative. Bon, en fait, cette négativité n’est pas une propriété néfaste mais plutôt une question de définition qui remonte à Benjamin Franklin, l’un des savants kles plus éminents du XVIIIe siècle, le premier à se rendre compte que l’électricité était un flux d’électrons. Franklin n’avait aucune idée de ce qu’étaient les électrons et il ne pouvait donc savoir que ce qu’il avait baptisé courant positif était un flux d’électrons s’écoulant dans l’autre sens. C’est ainsi que l’humanité a hérité de la convention déroutante de charge négative de l’électron.

En fait, si les électrons disparaissaient soudainement, on n’aurait pas seulement à déplorer la panne des ampoules électriques, ordinateurs et avions… Les électrons jouent un rôle fondamental dans la nature, parce que toute la matière ordinaire est faite d’atomes, lesquels à leur tour sont faits d’électrons.

Chaque électron tournoie autour du noyau atomique comme une balle que l’on fait tourner au bout d’une corde. Les électrons atomiques déterminent les propriétés chimiques de tous les éléments répertoriés dans le tableau périodique des éléments. Ainsi, l’électrodynamisme quantique est plus que la théorie des électrons – c’est le fondement de toute la matière.