La découverte du neutron et du positon, en thiiblant le

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PHYSIQUE ET MICROPHYSIQUE
NOUVELLE CONCEPTION
DU NOYAU
La découverte du neutron et du positon, en thiiblant le
nombre des particules matérielles élémentaires
que nous con-
naissions,
a naturellement beaucoup élargi le champ des possi-
bilités en ce qui concerne la structure des noyaux atomiques.
Avant la découverte du neutron, nous l’avons
vu, nos con-
naissances
nous avaient conduits, en utilisant les (deux sortes
de particules élémentaires dont nous disposions,
à considérer
le noyau comme un assemblage généralement tr& stable de
protons et d’électrons
: cette opiiiion paraissait confirmée par
divers faits et notamment par l’aptitude cp’ont certains corps
radioactifs naturels (les
seuls connus à cette époque) à se
désintégrer en &nettant des électrons
sous forme de rayons p.
Néanmoins l’hypothèse cue les noyaux d’atomes sont formés
de protons et d’électrons donnaient lieu
à un certain nombre
de diffiruliés. En voici une des
plus importantes. La Méca-
nique ondulatoire avait permis de mettre en relation les alter-
nanres d’intensité que l’on constate dans les raies des spectres
de bande 6mis par
les molécules biatomiqiies d’~ corps sim-
ple avec le nombre de constituants que renferme
le noyau de
l’atome de ce corps simple. En appliquant ces conclusions
à la
molkciile d’Azote,
on en déduisait que le noyau d’Azote doit
contenir iin nombre pair de constituants.
Or l’atome d’Azote
a un ndre atomique égaJ à 7 et un poids atomique égal à
14. I1 est aisé d’en conclure que, si le noyau d’azote est formé
d’électrons et de protons, il doit contenir
14 protons et 7 élec-
trons,
re q7ii fait au total 21 conetitnants, nombre impair en
contradiction avec la prévision precédente.
,4 la suite de la découverte du neutron, M. Heisenberg a pro-
posé line conception nouvelle de la constitution des noyaux,

LES PARTICULES ÉLÉMENTAIRES DE LA MATIÈRE 29
conception qui est aujourd’hui g6néralcrnen t adopt&. Elle
consiste
i admettre que le noyau de l’atome est îoiine de
protoiis et de neutrons, c’est-à-dire par des assem1)lages des
deux types
de parlicules lourdes. S’il en est ainsi, le noyau de
nombre atoniiqiie N et de poids atomique P (entier) doit
contenir
N protons et P-N Neutrons, comme 011 le voit faci-
lement. Avec ces hypothèses, on parvient
i éviter les objcc-
tions auxquelles se heurtait l’ancienne image des noyaiix for-
més
de protons et d’électrons. Par exemple, le noyau d’Azote
de nombre atomique
7 et de poids atomique 14 doit mainte-
nant être considéré comme
formé de 7 protons ct de 7 nei~troiià,
ce qui faii
un nombre total de 14 constitiiaiits, nombre pair
en accord avcc
les prévisions de la R4&aiiic[iie oiidulaioirc.
Mais avec 1 ’Iiypotli&se d’HeiseiilIerg, comment peut-on
expliquer
clue les radioélériients natiirels et certains radio-
éléments artificiels émettent des électrons iiégaiifs
lors de leur
désintégration,
tandis que par ailleurs d’autres radioéléments
artificiels éinettcnt
des positons ? A cette question, on donne
nujourd’liui la réponse suivante : les neutrons peuvent se
transîormcr
en protons avec émission ti’nii élcctroii iiégatiE et
les
protoiis peuvent se transîornier cii neutrons avec émissioii
d’un électron positif.
Ce sont de telles traiisîorrnations qui
s’opèrent dans les noyarix des radioéléments quand ils émettent
des rayons négatifs
ou des rayons p+ positiîs. Le proton
et le neutroii nous apparaissent donc niaiiiteiiant coniine deux
états diffbrents d’une même particule lourde qu’on appelle
anjoi~rd’liui
N nucléon », l’un des états étant chargé positi-
vement et l’autre neutre.
On voit ici reparaître encore la
dissymbtrie caractéristique gui lie l’électricité positive i la
masse. On poiirrait bien imaginer l’existence d’iiii proton
négatif ayant même masse que le
proton ordiiiaii-e avec iiiic
charge égale et de signe contraire
: il serait la particule inverse
du
proton ordinaire, comme I’électroii positif es1 la particule
inverse de l’électron ordinaire. Mais ce proton négatif,
il

30 PHYSIQUE ET MICROPHYSIQUE
paraît ne pas exister ou du moins, s’il existait, sort apparition
devrait être bien exceptionnelle
puisqu’on lie l’a jarnais encore
niis en évidriice.
Et, dans les interac:tioiis qui se joiieiît lîabi-
tuellement
à l’intérieur des noyaux atomiques, c’est au neutron,
et
non à cet hypothétique proton négatif, que le proton positif
est intimement
relié. Ainsi, pour les particiiles lourdes, c’est
l’électricité positive
qui joue seule un rôle tandis que, pour
les particules Iégkres, l’électricité négative a au contraire, 1111
rôle prédominant, l’électron négatif étant stable et I’électroii
positif n’ayant qu’uiîe existence transitoire.
Ces conceptions nouvelles sur les relatioiis
dii proton et du
neutron conduisent
à une conséquence qu’il est important de
souliguer. Dans
la théorie quantique de 1’~niissioii et de
I’ahsorption
du rayon~îement, on savait déjà depuis la théorie
de Bohr qu’une particule électrisée légère, telle que l’électron,
est susceptible d’émettre
ou d’absorber un qiiantuni de rayon-
nement, un plioton, en changeant brusquement d’état.
Et voici
maintenant
qu’on eii arrivait à se dire : a de mibme qu’une
particule légère peut en changeant d’état émettre
ou absorher
cette particule ultra-légère qu’est le plioton, de
menie la par-
ticule lourde qu’est le nucléon doit pouvoir, en changeant
d’état, émettre ou absorber ces particules légères que sont les
électrons
et les positons 1). Cette idke, si intéressante par sa
forme même, allait bientôt, nous le verrons, jouer un rôle
très iniportant dans nos théories du
noyau.
LES INTERACTIONS ENTRE LES CONSTITUANTS DU NOYAU
T,andis que s’élaboraient ces conceptions nouvelles, on seii-
tait
la nécessité de développer une théorie des iateractions
eiitre
protons et neutrons susceptible de rendre coiiipte de la