Noyau atomique

“ C’est au plus profond de l’atome, dans le noyau très condensé dont nous avons établi l’existence (94) que se produit une désintégration qui échappe à notre influence autant peut-être que lui échappe l’évolution d’une étoile lointaine. Ajoutons que les explosions de deux atomes de même sorte semblent tout à fait identiques, donnant exactement la même vitesse aux projectiles α émis (ou aux projectiles β) .
110. — Les atomes ne vieillissent pas. — Il y a plus, et dans ce noyau atomique si prodigieusement petit, on peut déjà entrevoir un monde infiniment complexe. ”

“ Les électrons occupent autour du noyau atomique un espace, qui est de l’ordre de deux dix-millionièmes de millimètre, et qui est naturellement un peu plus grand pour les atomes lourds que pour les plus légers, puisque dans ceux-ci le nombre des électrons planétaires est moindre. ”

“ Le noyau atomique capte un nombre d’électrons tel que son pouvoir attirant soit neutralisé, de même qu’une certaine quantité d’acide sulfurique mise en présence d’une quantité indéfinie de soude ou de potasse ne se combine qu’à la fraction nécessaire et suffisante pour le saturer, et se recombinerait à une nouvelle fraction si, par procédé quelconque, on lui arrachait une partie de la base déjà combinée. ”

“ Quoiqu’il en soit, la difficulté d’assemblage de noyaux d’hélium et aussi de protons croît, sans doute, avec leur nombre, et c’est probablement pour cela qu’avec l’augmentation du nombre atomique, on voit augmenter aussi le nombre d’électrons nucléaires. Le noyau d’uranium, par exemple, doit contenir en tout 146 nucléons. Si ce noyau possédait 59 hélions et 2 protons, le nombre des nucléons engagés dans des hélions serait 118, et il y aurait 28 nucléons destinés à cimenter l’édifice des unités positives, alors qu’il n’y a point de tels électrons dans les noyaux de carbone et d’oxygène. ”

“ Révolutions de nébuleuses ou d’atomes, il n’importe pas puisque les phénomènes sont — dans la constance des mêmes lois — de même ordre, de mêmes procédures et de mêmes effets. Il est devenu courant de comparer le monde atomique au monde astral. Des distances cosmiques et des distances intra-atomiques du noyau aux électrons, l’assimilation s’est trouvée invinciblement suggérée. L’atome est un système solaire, telle est la formule sur laquelle on parait jusqu’ici s’accorder. ”

“ Si le sphérule se contracte encore, il se peut que du continu soit retrouvé, jusqu’à un nouvel ordre de petitesse, mais plus probablement (surtout pour le noyau atomique, où la radioactivité révèle une extrême complication) la densité moyenne redeviendra bientôt et restera nulle, ainsi que la densité vraie, sauf pour certaines positions très rares, où elle atteindra des valeurs colossalement plus élevées que les précédentes. ”

“ On peut supposer (mais il n’est pas certain) que les particules α ou β préexistent dans le noyau, et y possèdent déjà, avant l’explosion, des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde.
J’ai à peine besoin de dire que la loi de hasard trouvée pour les émanations du radium ou du thorium, est la loi générale de la désintégration atomique. À chaque élément radioactif correspond une période, ou durée pendant laquelle la moitié de toute masse notable de l’élément subit la transmutation. ”

“ L’atome d’hydrogène se compose d’un noyau nommé proton, de charge nucléaire égale à celle de l’électron unique qui l’accompagne. En négligeant la masse des électrons, on obtient, pour un atome quelconque, une masse égale à celle des protons qu’il renferme. Puisque le poids atomique P atteint 238 et le nombre atomique N seulement 92 (uranium) , il est clair que le noyau doit contenir un nombre d’électrons égal à la différence P — N, P étant le poids atomique d’un élément simple et non celui d’un mélange d’isotopes dont les termes peuvent différer de plusieurs unités. ”

“ La microdissection a permis de séparer les propriétés du noyau (facteur primordial de la vie et de la reproduction) et celles du protoplasme (assimilation, excrétion, motricité) .
Aucun système matériel n'échappe à cette dualité : l'atome est fait d'un noyau entouré d'une couronne d'électrons. La molécule, édifice composite, se construit autour d'un atome ou d'un groupement atomique qui joue le rôle d'un noyau central.
A l'échelle de l'infiniment grand, dans les groupements stellaires, les systèmes solaires ont une architecture comparable à celle des atomes. ”

“ Mais l'étude des phénomènes radioactifs — en premier lieu les admirables travaux de M. Rutherford, — nous fait pénétrer bien plus profondément encore dans la structure du microcosme atomique. Tout atome d'un corps simple quelconque comprend un noyau chargé positivement et un certain nombre d'électrons dont la charge totale, essentiellement négative, est égale à celle du noyau, si l'atome se trouve dans son état normal électriquement neutre. Tous les électrons appartenant aux corps les plus divers sont identiques entre eux, mais les noyaux diffèrent essentiellement. ”

“ Quand l’activité de l’ionium est très grande par rapport à celle du thorium dans lequel il est contenu, il suffit de mesurer le rayonnement de l’ionium (rayons ) sous des conditions constantes de masse et de surface du mélange ; on constate qu’il n’est pas possible d’obtenir un enrichissement.
Pour les corps à vie relativement brève tels que les corps B, il se présente des difficultés résultant de la vitesse inégale de leur destruction dont il faut toujours tenir compte dans l’évaluation des intensités.
7. Radioéléments isotopes. Rôle du noyau atomique. ”

“ Le nombre N, nombre atomique, est le numéro d’ordre de l’atome considéré dans la classification périodique des éléments. La situation normale de chaque électron est caractérisée par son niveau d’énergie ou travail qu’il faut dépenser pour l’extraire de l’atome ; ce travail est généralement mesuré en électron-volts. L’atome à noyau a servi de base à la théorie quantique de Bohr qui a donné une interprétation des spectres de raies pour la lumière et pour les rayons X. ”

“ Dans les transformations radioactives, on doit admettre que les particules α et les électrons de désintégration proviennent du noyau, car l’individualité d’un atome est déterminée par le noyau et ne peut être modifiée que par une altération de celui-ci. ”

“ Le noyau offre une dimension en général proportionnée à celle de la cellule. Il est le plus souvent sphérique ou ovale. Il est composé d'une enveloppe plus ou moins distincte, contenant la substance nucléaire. A l'état de complet développement, la substance nucléaire forme un réseau plus ou moins régulier dont les mailles sont limitées par des fibrilles ou de minces cloisons, ou encore par des trabécules irrégulières. Dans l'évolution de chaque noyau, il y a des périodes dans lesquelles une ou plusieurs masses ou nucléoles sont apparentes dans le réseau nucléaire. ”

“ Comme la transformation radioactive porte sur le noyau de l’atome, c’est ce noyau même qui doit être construit à l’aide de noyaux d’hydrogène et d’hélium.
L’émission de rayons apporte de même la preuve que le noyau contient des électrons ; car si le départ d’un électron détermine la transformation radioactive de l’atome, cet électron doit provenir du noyau et non de l’enveloppe extérieure [2] . ”

“ L’émission de neutrons sous le choc de rayons α a été établi, en outre de Be, pour B, Li, F et Al. Dans tous ces cas, on doit conclure à une transmutation des noyaux rencontrés, le mode de transmutation étant ici différent de celui qui consiste dans l’émission d’un proton.
En même temps se pose le problème relatif au rôle du neutron dans le noyau dont il provient. On doit peut-être considérer le neutron comme un élément de structure nucléaire à l’égal du proton ou de l’hélion. ”

“ Gamow a interprété ces remarquables coïncidences, en admettant qu’après le départ du rayon α de désintégration, le noyau résiduel se trouve à l’état normal si le rayon α a été émis avec l’énergie maximum ; si, au contraire, le rayon α a été émis avec une énergie réduite, c’est que le noyau a absorbé une partie de l’énergie de désintégration et se trouve à l’état excité. On peut concevoir que le noyau possède des niveaux d’énergie, et que l’excitation du noyau correspond au transfert d’une particule constituante d’un niveau à un autre, plus élevé. ”

“ Toutefois, une partie seulement des vortex s'organise ainsi : cette partie constitue un petit îlot qui s'isole sous la forme extérieure d'un filament nucléaire et se sépare du reste de la cellule par une membrane propre : le noyau apparaît. Chaque évolution nouvelle correspond à un groupement plus compliqué, à un groupement de groupements des éléments nucléaires, chacun d'eux étant le représentant d'une des liaisons y, = o, y; = o, P3 = o, etc. ; et la complexité de la structure du noyau s'élève constamment pour atteindre son summum chez les êtres supérieurs. ”

“ Quant à l'énergie nucléaire, il est vraisemblable qu'elle se partage elle-même d'une façon analogue. Lorsque le noyau intervient visiblement dans l'ordonnancement de la cellule, une partie seulement de sa masse entre en scène, l'autre reste en réserve. ”

“ Il n'est pas douteux que les éléments essentiels de la substance nucléaire ne soient représentés dans le noyau en un grand nombre d'exemplaires Un certain groupe de ces éléments est à chaque instant tout prêt à se diffuser dans le cytoplasme ambiant : c'est l'énergie disponible du noyau. Le reste des éléments nucléaires constitue la réserve, l'énergie de réserve : c'est là que se fait la segmentation, la reproduction des éléments destinés à l'immigration dans le cytoplasme. Nous retrouvons ainsi la dualité de l'énergie. ”

“ Pendant son parcours dans la matière, elle ne reste pas constamment à cet état, mais peut regagner un électron et le reperdre à nouveau. Vers la fin du parcours elle peut aussi regagner deux électrons et passer à l’état d’atome neutre, d’abord temporairement, puis définitivement.
L’atome d’hydrogène privé de son unique électron est un proton. C’est à cet état qu’il est projeté par un rayon α, lors d’un choc exceptionnel.
Un noyau quelconque peut être considéré comme un assemblage de protons et d’électrons. Une particule α doit, dans ce cas, contenir 4 protons et 2 électrons. ”

“ Le noyau d’un atome lourd nous présente, sans aucun doute, un système très compliqué, et, dans un certain sens, un monde en soi, peu ou point influencé par les activités physiques et chimiques dont nous pouvons ordinairement disposer. Quand nous comparons la masse d’un noyau à son volume, il paraît certain que sa densité est de plusieurs billions de fois supérieure à celle de notre élément le plus lourd. ”

“ Théorie de désintégration radioactive de Gamow.
La force de répulsion qui existe entre un noyau d’atome et une particule α placée à l’extérieur de celui-ci, à une distance r de son centre, est conforme à la loi de Coulomb tant que r reste supérieur à une limite r0 qu’on peut considérer comme le rayon du noyau. Jusqu’à cette limite l’énergie potentielle U de la particule dans le champ du noyau varie en raison inverse de r. Quand r < r0, les forces attractives commencent à agir ”

“ Voyez-vous les noyaux des atomes mettre en série l'excès, constamment gradué par unités, de leurs protons, au gré, mouvant, des rencontres et des chocs ? La particule a, ce noyau très solide de l'Hélium, sera-t-elle née d'un caprice du vent cosmique ?
Devra-t-elle sa durée aux bourrasques d'espace ?. Mais n'allons pas plus loin. Qui sait, en effet, si la Physique d'après-demain gardera les noyaux atomiques ? L'essentiel au surplus, pour un biologiste, c'est le vivant. ”

“ La nature de la transformation ne peut cependant pas être mise en doute, car les propriétés chimiques de l’atome résultant de la transformation et sa place dans le système périodique sont bien celles qui correspondent à la perte d’un électron nucléaire, c’est-à-dire à l’augmentation d’une unité pour le nombre atomique. ”

“ Le noyau constitue un corps sphérique ou elliptique, nettement délimité; il est plus consistant que le protoplasme qui l'entoure. Au noyau, l'on peut distinguer une
enveloppe externe, qui est la membrane nucléaire. Elle délimite, ainsi qu'on peut le reconnaître quand on se place dans des conditions favorables, un réseau d'une substance semblable au protoplasme, le plasma ou essence nucléaire, dans les mailles de laquelle se trouve une substance moins consistante, semi-liquide, le suc nucléaire. ”

“ En admettant que la force s’exerce selon la loi de Coulomb entre les charges des deux particules Ne et 2e, on peut faire la théorie des déviations exceptionnelles. Si la rencontre a lieu avec un noyau de grande masse, celui-ci n’entre pas en mouvement ; les directions de vitesse de la particule α, avant et après le choc, font entre elles un angle θ tel que , où m est la masse de la particule α, v sa vitesse et b la distance du noyau à la direction de vitesse initiale. ”

“ En 1880, Flemming publie un nouveau mémoire dans lequel il distingue plusieurs éléments constitutifs du noyau : une charpente nucléaire (Kerngerust) ou réticulum nucléaire (Netzwerk) , qui présente des points nodaux ou pseudonucléoles ; en deuxième lieu les nucléoles, puis le suc nucléaire ou substance intermédiaire et enfin la membrane du noyau. Pour la première fois alors, il donne le nom de chromatine à la substance colorable du noyau,mais sans toutefois en définir la constitution physique ou chimique : la substance non colorable est l'achromatine. ”

“ Ainsi l’énergie de cohésion du noyau d’hélium est considérable, et il doit en être de même de sa stabilité.
Dans tous les atomes autres que l’hydrogène, la masse du proton est, comme dans l’hélium, en moyenne beaucoup plus voisine de 1 que celle du proton libre. Par conséquent, pour tout atome, la construction à partir de protons et d’électrons entraîne une perte d’énergie considérable. ”