3. Recherches sur le noyau de l'atome
Fermi s'intéressa ensuite au problème de la constitution du noyau atomique, et particulièrement à sa désintégration β— (émission d'électrons par des noyaux radioactifs). Pour fournir une explication de ce phénomène qui rende compte de la loi de conservation de l'énergie, Wolfgang Pauli avait imaginé que des particules hypothétiques étaient émises en même temps que les électrons. En 1934, Fermi appela neutrinos ces particules et démontra que le noyau ne contenait pas d'électrons, mais que les électrons et les neutrinos émis dans la décroissance β— étaient créés au moment de l'émission et résultaient de la transition d'un état quantique à un autre. Fermi considérait que proton (particule positive) et neutron (particule neutre), dans les noyaux atomiques, étaient une même particule fondamentale dans des états quantiques différents, les transitions entre ces états résultant d'une émission ou d'une absorption de neutrinos et d'électrons.
En 1935, cette hypothèse fut modifiée par la théorie des forces nucléaires du physicien japonais Hideki Yukawa, dans laquelle des particules, les mésons, sont supposées responsables des forces de liaison entre les particules du noyau.
Après la Seconde Guerre mondiale, Fermi s'intéressa aux propriétés des mésons et à d'autres problèmes liés aux forces nucléaires.
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