La notion d’atome, plus petite partie d’un corps simple, est née dans la Grèce Antique, avec Démocrite. Elle n’a cessé ensuite d’évoluer en fonction des découvertes scientifiques et des progrès technologiques. Mais comment en vient-on à se poser des questions sur quelque chose qui n’est pas visible ?

Il y a quelques années, lors d’une semaine thématique consacrée à la chimie, les animateurs du Pass ont conçu une animation centrée sur l’histoire de la découverte de l’atome. Pour mettre les élèves dans l’état d’esprit d’un scientifique, la première activité consistait à faire passer de mains en mains un paquet-cadeau rempli d’objets divers ( qui bougeaient, faisaient des bruits, mais ne se voyaient pas de l’extérieur) puis à demander à chacun de donner une information sur le contenu supposé du paquet, de le définir par une caractéristique. Un exercice pas facile…
Lorsque les scientifiques tentent de découvrir des propriétés, ils partent de peu de choses et se basent sur ce qu’ils peuvent observer. A fortiori pour l’atome, élément infiniment petit, invisible à l’œil nu… Chaque scientifique s’est ainsi basé sur ses observations, ses expérimentations, mais aussi sur les acquis de l’époque et les progrès technologiques.

L’atome : un sujet très abstrait a priori

atome

L’animation proposait ensuite d’essayer de cerner le cheminement des différents scientifiques qui ont fait évoluer la notion de l’atome au fil de l’histoire : chaque groupe recevait la photo de l’un de ces chercheurs et disposait d’une série d’ouvrages et de l’accès à internet avec pour mission de déterminer ce que leur personnage avait apporté dans la connaissance de l’atome. Les élèves devaient aussi modéliser l’atome, sur base d’un atome d’oxygène, en recourant à un matériel éclectique : billes et boules de plusieurs tailles, fils rigides ou souples, feuilles de papier, gommettes, ballons… Chaque groupe présentait ensuite le résultat de ses recherches aux autres groupes de façon à avoir une idée plus complète de l’évolution de la notion d’atome. « Se mettre dans la peau de… », manipuler, expérimenter, tester, rater et recommencer : autant d’étapes qui permettent de mieux s’approprier une matière a priori hyper abstraite et théorique…

 

atome

dessin extrait d’un cours préparatoire de l’UNAMUR.

 

 

L’histoire de la découverte de l’atome est toujours en mouvement

«Toutes les expériences du monde ne pourront jamais prouver que j’ai raison ; pourtant, une seule peut suffire à prouver que j’ai tort »  Albert Einstein.

atomeL’animation se clôturait sur cette conclusion – à charge des enseignants qui le souhaitaient de poursuivre les recherches en classe sur ce sujet infini : on évolue aujourd’hui encore dans la connaissance de l’atome et dans les recherches sur la matière. Quarks, théorie des cordes, neutrinos : grâce aux accélérateurs de particules, les scientifiques peuvent aller toujours plus loin au cœur de la matière, quitte à bouleverser complètement les théories actuelles.
Albert Einstein, qui était déjà conscient de cette probabilité, disait lui-même : «Toutes les expériences du monde ne pourront jamais prouver que j’ai raison ; pourtant, une seule peut suffire à prouver que j’ai tort ». Il disait aussi : « …à mesure que s’élargit le cercle de lumière, de même s’élargit le cercle obscur qui l’entoure »…

 

 

 

Histoire de l’atome en quelques étapes

  • En observant l’usure des pièces de monnaie, Démocrite, au 5e Siècle avant JC, émet l’hypothèse que la matière est composée de minuscules particules, invisibles et indivisibles. C’est lui qui introduit le mot atome, qui signifie en Grec, “qui ne se coupe pas”.

Mais pendant des siècles, la pensée de Démocrite est occultée par celle d’Aristote : pour lui et ceux qui le suivent, la matière est faite des 4 éléments : l’eau, l’air, la terre et le feu. C’est la proportion relative de ces éléments qui est à l’origine de la diversité des matières. A ces 4 éléments, ils ajoutent la “quintessence” (le 5e élément) qui serait le constituant des corps célestes.

  • Des siècles plus tard, au tout début du 19e Siècle, John Dalton, le “père de la théorie atomique”, reprend en quelque sorte la théorie de Démocrite. Pour lui, les atomes sont des sortes de minuscules billes indivisibles et indestructibles. Comme une boule de billard, en somme. Les atomes d’un élément donné sont identiques et diffèrent de ceux des autres éléments. Les atomes d’un même élément ont la même masse, ce qui permet de classer les éléments en fonction de cette masse. Les atomes d’éléments différents peuvent se combiner et former des corps composés. La théorie atomique de Dalton est une conception “a priori” et n’est de ce fait pas admise par tous les scientifiques.

Les techniques accélèrent la compréhension de l’atome

En 1869 est publié le tableau périodique des éléments de Dimitri Mendeleïev.

  • En 1897, c’est la découverte des rayons cathodiques – un progrès technique, donc – qui permet à Sir Joseph John Thomson d’aller plus loin que ses prédécesseurs et de mettre au placard les théories de Démocrite et de Dalton d’un atome indivisible.
  • Ernest Rutherford, élève de Thomson, considéré comme le père de la physique moderne, Niels Bohr, James Chadwick : autant d’autres scientifiques qui ont apporté leur pierre à l’édifice de la compréhension de la matière. Mais le 20e Siècle est tellement riche en découvertes, que ces vidéos seront bien plus éloquentes pour en faire part. Elles font ressortir cette “ébullition” permanente où les avancées des uns permettent aux autres de faire des bonds de géants…