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1808 Domaine Pays et Thème Nom 'connu' Personnage Nom complet
1808 ST/CH/ Royaume-Uni Dalton Scientifique John Dalton
© Science Chimie:   Première théorie (confirmée) de la composition atomique de la matière.
'New System of Chemical Philosophy (1808-1827)

- - Info : Étudiant les combinaisons chimiques, surtout les compositions hydrogène-oxygène,
il constate toujours les mêmes rapports de poids.
Il eut alors l'intuition de la composition atomique de toute matière, distinguable par la masse du composant de base.
C'est une conjecture déjà émise par Leucippe et Démocrite (-Ve siècle)... mais en 'grains de sable' Ensuite la vision d'Aristote effaça cette conjecture pendant 2 000 ans.
Pour lui, toute la matière était formée par combinaison des 4 éléments: eau, air, terre, feu.
  • La thèse de Dalton est que les matières se distinguent par la masse du constituant de base (atome).
    Il commence à en élaborer un tableau qui l'ordonne par masse croissante.
  • La confirmation et généralisation en sera faite de façon magistrale par Mendeleev.
  • Cette masse est associée au nombre de protons (éléments de charge positive) et neutrons du noyau:
    1 pour l'hydrogène (donc le plus léger), 6 pour le carbone (base organique), 8 pour l'oxygène (grand capteur d'électrons),
    26 pour le fer (noyau ultra-stable), 92 pour l'uranium ('métaux lourds'), etc.
  • On établit plus tard que c'est en partageant des électrons que ces composants forment
    des édifices cohérents plus complexes: les molécules.
  • On établit encore plus tard que les éléments formant les atomes son eux-mêmes formés de plus petits machins: les 'quarks'.
Les 12 principales Particules Élémentaires (sur 37), forment le modèle standard de la matière
  • Les particules 'Leptons', non formées de Quarks. Sans interaction forte
  • Électron (unité de charge électrique).
    C'est la capacité d'interaction par les photons virtuels
  • Positron : articule chargée positivement, 'antiparticule' de l'électron.
  • Muon Tau
  • Neutrinos apparentés, quasi sans masse
  • LI> La cohésion nucléaire est donnée par les interactions entre les Quarks via les gluons
  • Leur brisure de chaîne bonne les éphémères bosons.
  • Les gravitons' restant hypothétiques (en 2 017)
    Selon NdR: 'Adhésion de fonction de possibilité maximale'.
  • Il existe des centaines de particules (éphémères: non-stables, en fractions de milliardièmes de seconde).
    Un 'proton', par exemple, est une 'mer de quarks' et d'interactions.
    Une sorte de bouillonnement continu de formation et désintégration de particules (de l'ordre de 10-30 sec.).
Fils de tisserand, surdoué, Dalton enseigne déjà à 15 ans, et devient un des plus grands de l'histoire des sciences.
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- Vita : Physicien-chimiste prodige.
Né à Cumberland (GBr) en 1766, * à Manchester en 1844.
1911 Domaine Pays et Thème Nom 'connu' Personnage Nom complet
1911 ST/PY/ Royaume-Uni Rutherford of Nelson Scientifique Lord Rutherford of Nelson
© Science Physique:   Mise au point de sa première représentation de l'atome (datant de 1903-1906)
- - Info : Contribution fondamentale à la physique, à la connaissance de la composition de la matière.

Quelques habitants de la matière
Matière La matière est la '- substance, réalité constitutive des corps, dotée de propriétés physiques.
Toute la matière stable (i.e.: 'non-éphémère') peut être constituée à partir de types de particules
  • Les quarks-up, les quarks-down et les électrons
    Elles sont réunies dans des topologies spatiales appelées atomes
  • Les assemblages les plus vastes de ces atomes sont le cristal ou la molécule.
Cristal Le cristal est un

'- solide pouvant affecter une forme géométrique bien défine.
Celle-ci est caractéristée par une répartition régulière et périodique des atomes.
La panoplie des formes géométriques concernées s'appelle le système cristallin.

NdR: Un état devient cristallin dans la mesure de la régularité géométrique de l'agencement de ses molécules.
Il y a 7 ensemble de réseaux de symétrie d'un système cristallin:
Les 'parois' y sont toujours parallèles au moins deux à deux.
  • cubique : tous angles droits, côtés égaux;
  • quadratique : tous angles droits, un des côtés différent;
  • orthorhombique : tous angles droits, les trois côtés différents;
  • monoclinique : tous les côtés différents, un des angles non-droit (il 'penche');
  • triclinique: tous les côtés différents, aucun des angles n'est droit (il 'penche');
  • rhomboédrique : tout est de travers (mais toujours les parallèles)
  • hexagonal : 8 parois, dont 6 forment une section hexagonale,
    et 2 font le 'toit' et le 'plancher'.
Un cristal familier est le 'sel' (chlorure de sodium).
Solide Un solide est
'- un ensemble de points matériels dont les distances mutuelles restent constantes au cours du temps -'.

L'état solide est moins restrictif: il laisse la possibilité de (faibles) déformations.
Mais, par échauffement (et paramètres de pression), les espaces intermoléculaires peuvent s'y étendre.
Dès lors, il y a plus de possibilités de mouvements de molécules.
Donc de déformations de plus en plus 'aisées': l'état solide passe à l'état liquide.
Lorsque les molécules se séparent, et que la force de dispersion (elles se 'repoussent') domine,
l'ensemble tend à occuper tout l'espace disponible: l'état devient gazeux.
Modèle de
description
Les systèmes matériels (déformables ou non) peuvent être décrits par un modèle discret ou continu.
Ainsi, les modèles d'états discrets sont plus adéquats pour les 'sucres', par exemple.
Les continus s'appliquent plutôt au cristal, au fer, au 'sel' (chlorure de sodium), etc.
Modèle
'discret'
Un modèle 'discret' donne une formulation 'discontinue', correspondant à un ensemble d'entités que l'on peut dénombrer.

On y considère le système matériel (par ex. le solide) comme un ensemble d'un grand nombre de points matériels Mi.
Étant constituée d'atomes, ayant eux-mêmes une structure interne, il possède une structure microscopique discrète.
On y convient de l'additivité de certaines propriétés. Ainsi la masse totale est la somme des masses mi.
D'autres grandeurs physiques extensives y sont formellement définies par des sommes discrètes.
Il en va ainsi pour la quantité de mouvements, par exemple: elle est définie par leurs sommes vectorielles.
Modèle
'continu'
Un système matériel présente une structure 'microscopique' discrète.
Au niveau mésoscopique, toutefois, on considère un élément de volume du solide (ou d'un fluide).
Celui-ci peut contenir un très grand nombre d'atomes.
Par exemple un cube de fer de 1micro-mètre de côté contient près de 8,5*1013atomes.
C'est tout de même 10 000 milliards.
On peut ainsi traiter le solide comme un milieu continu. Plus précisément:

'- un milieu sera dit continu si le nombre de particules contenues dans un volume élémentaire dV est suffisamment grand
pour que l'on puisse négliger ses fluctuations -'.

Dès lors, la description cesse de distinguer un ensemble discret de points matériels.
On définit alors le système matériel par
Une '- distribution volumique de masse r(M). Celle-ci est définie en tout point M du domaine de l'espace (V) occupé par le solide -'.

On a donc des 'éléments de volume', r(M), qui sont centrés sur chaque point choisi M.
Le milieu est dit homogène si r(M) est constant pour tout point M de ce système matériel.
La modélisation des éléments cinétiques (les quantités de mouvements, etc. des systèmes matériels (et donc, des solides)
dans la description continue impliquent le passage à la limite.
Les sommes, s'adressant à des quantités infinitésimales, s'expriment alors par des intégrales définies.
Cette notion de 'portion de l'espace' aide à concevoir de la sorte des particules.
Ainsi, les électrons sont des &aposzones de potentiel' 5 à 10 000 fois plus vastes que les noyaux des atomes.
Molécule Une molécule est '- Un assemblage d'atomes de composition fixe, de taille et de forme bien définies,
identique pour toute portion d'un corps pur. -'. [Déf. 'standard'].
Atome Les atomes sont formés de trois types de particules
  • Électrons
  • Protons
  • Neutron.
    La dimension de cette zone spatiale est de l'ordre de de 10-10 mètre.
  • Dans celle-ci, le proton (et le neutron) formant le 'noyau' est de l'ordre de 0-15 mètre.
    Donc, la zone orbitale (avec ses électrons) est de l'ordre de 100 000 (105) fois le noyau.
Mole Une mole est alors définie par la quantité de matière correspondant à un nombre d'atomes
ou de molécules égal au nombre d'Avogadro.
Celui-ci est proche de 6,022 136 7 * 1023.
Elle équivaut à la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires
qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de Carbone12.

La mole est devenue une des unités de base du 'Système International'.

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- Vita : Physicien important. Né à Nelson (Nouvelle-Zélande) en 1 871; * à Cambridge (RU) en 1937.
1927 Domaine Pays et Thème Nom 'connu' Personnage Nom complet
1927 PN/PY/ Etats-Unis Compton Scientifique Arthur Holly Compton
© Prix-Nobel Physique:   '- Découverte de l'effet nommé d'après lui. -'
- - Info : L'effet-Compton, découvert en 1 923, est une déviation du rayon incident et l'extraction d'un électron.
Il est produit par l'interaction d'un rayonnement-X avec un atome.
NdR: Une partie de l'énergie du photon incident est transférée à un électron d'une couche périphérique.
L'énergie incidente se trouve donc répartie entre l'électron 'Compton' et le photon diffusé.
Ceci a conduit à une interprétation du phénomène dit de 'matérialisation'.
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- Vita : Physicien. Né en Ohio (EU) en 1892, * à Berkeley en 1962.
Prix Nobel de Physique en 1927, avec Wilson.
1962 Domaine Pays et Thème Nom 'connu' Personnage Nom complet
1962 PN/PY/ Etats-Unis Compton Scientifique Arthur Holly Compton
© Prix-Nobel Physique:   Effet-Compton (1 923). Matérialisation
- - Info : L'effet-Compton:

L'effet-Compton est une déviation du rayon incident et l'extraction d'un électron.
Il est produit par l'interaction d'un rayonnement-X avec un atome.
Une partie de l'énergie du photon incident est transférée à un électron d'une couche périphérique.
L'énergie incidente se trouve donc répartie entre l'électron 'Compton' et le photon diffusé.
Ceci a conduit à une interprétation du phénomène dit de 'matérialisation'.

Le terme matérialisation s'adresse à toute transformation d'énergie en matière.

Le seul processus connu de matérialisation est celui du photon d'énergie hv (exprimé avec h, la constante de Planck) qui se convertit, au voisinage d'un noyau, en une paire électron-positron.
Lors de l'effet de matérialisation, le photon incident se 'matérialise' en donnant naissance à deux particules :

  • un électron et
  • un positron
qui s'annihilent en formant deux photons diffusés de 0,511 MeV (Méga-électron-Volts) chacun. Le phénomène ne peut avoir lieu dans le vide.
En effet, il y serait impossible de conserver le vecteur énergie-impulsion du photon initial.
(L'impulsion' est un paramètre directionnel en physique quantique).

De plus, il est nécessaire que l'énergie du photon soit supérieure à la masse des deux électrons créés, soit 1,02 MeV.
L'énergie excédentaire est alors partagée, comme on l'a dit, entre l'électron 'Compton' et le photon diffusé.

NdR: Cette 'création' massique à partir de l' énergie de photons (de fréquence au-delà de l'ultraviolet) est fréquente dans la stratosphère, par exemple de source solaire.
Mais elle est 'contre-intuitive' pour le public.
Celui-ci admet peu que du 'concret' (massique) soit issu de l'abstrait 'énergie'.

> Une telle 'équivalence' est présentée par le modèle E=MC2 d'A. Einstein.
Mais ici, c'est une 'réalisation', le transfert étant alors un peu 'métaphysique'.

Cependant, la 'masse' des éléments est essentiellement due à des interactions.
C'est-à-dire à des échanges de particules... énergétiques.

Les variations d'information, de plus, sont génératrices de formes d'énergie.
D'où des thèses récentes (depuis 2 009) d'exprimer ce monde via les modélisations de l'information.
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- Vita : Physicien. Né en Ohio en 1892, * à Berkeley en 1962.
Prix Nobel de Physique en 1927, avec Wilson.
2017 Domaine Pays et Thème Nom 'connu' Personnage Nom complet
2017 ST/PY/ Suisse ** * **
© Science Physique:   Les quatre forces fondamentales de l'interaction de la matière
- - Info : La théorie du modèle standard décrit comment les particules de matière interagissent via l'échange de particules de force
Il y 4 forces fondamentales de l'interaction, dont la gravitation, mais cette dernière n'a pas d'action au niveau des particules élémentaires.

Le Modèle standard nous propose ces quatre forces fondamentales de l'Univers:
  • La force électromagnétique
    Cette force 'de longue portée' est la conséquence de l'interaction entre les protons chargés positivement et les électrons chargés négativement.
    La 'charge' étant le 'potentiel d'interaction', ces deux particules sont des champs d'énergie opposées qui ont tendance à s'assembler ('attraction') pour former un neutre sans dissymtétrie énergétique.
    • La force électromagnétique est responsable de la force collante de la friction;
    • C'est grâce à elle que les objets peuvent avoir des formes variées.
    • Elle crée l'attraction de l'aimant;
    • Elle participe à la flottabilité dans l'eau;
    • La force électromagnétique maintient les électrons en niveaux énergétiques (comme des 'étages') autour du noyau de chaque atome;
      elle permet à ces atomes de se rassembler pour former des molécules.
    • 'À longue portée ' est relatif aux distances électron-noyau, 1 000 à 10 000 fois les distances internes au noyau ('intranucléaires').
    • Cette interaction est couverte par des photons virtuels, particules sans masse, lesquelles peuvent aller loin.
    • De plus, les atomes+électrons 'voisins' (mais ils sont loin...) sont concernés par ces interactions, ce qui fera, notamment, le courant, etc.
  • La force nucléaire faible
    • Le noyau atomique est formé de protons, chargés positivement, et de neutrons, neutres;
    • Les constituants de ces particules sont les quarks. Ils se déclinent en six saveurs :
      Haut;
      Bas;
      Étrange;
      Charme;
      Beauté;
      Vérité.
    • Cette force d'assemblage des quarks est assumée par les gluons .
    • La 'force faible' peut transformer un quark en un autre, avec une masse et une charge différente;
      C'est la seule force capable de de changer la classe, ou 'saveur' des particules subatomiques (les quarks);
    • Cette force nucléaire est responsable de la désintégration radioactive:
      un neutron est converti en proton,
      un anti-neutrino et un électron sont émis;
      c'est la radioactivité, donnant les émissions bêta ;
  • La force nucléaire forte
    • La force nucléaire forte est, comme la 'faible', transmise par des particules élémentaires lourdes.
      Elles n'agissent dès lors que sur des courtes distances.
    • Seule la force forte (c'est pour cela qu'elle l'est) peut surmonter la répulsion entre les protons chargés positivement.
      C'est ainsi qu'elle maintient ensemble le noyau de tout atome.
        NdR: À quoi sert la peau de la vache?   À tenir la vache ensemble.
  • La force gravitationnelle
  • En l'absence de la gravité, notre Univers serait méconnaissable.
    Ainsi, la matière (primordiale) ne se serait jamais condensée pour former les étoiles.
    Les planètes ne resteraient pas maintenues en orbite autour des étoiles; elles seraient... filantes.
  • En août 2 017, des thèses sont encore en présence sur le type d'interactions de la force gravitationnelle.
    En mars, cependant, une particule extrêmement éphémère aurait été distinguée au CeRN, mais non élucidée.
    Le physicien néérlandais Verlinden a émis une thèse donnant la gravité comme déformation de la frontière d'information de l'Univers.

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