Né le 25 mai 1865 dans le petit village de Zonnemaire, sur l’île de Schouwen, en Zélande (Pays-Bas), Pieter Zeeman était le fils d’un pasteur protestant. Ses études à l’université de Leyde le firent côtoyer Heike Kamerlingh Onnes (Prix Nobel en 1913) et Hendrik Antoon Lorentz avec qui il partagera le prix Nobel en 1902. Après son doctorat en 1893, il passa six mois à Strasbourg, puis retourna à Leyde où il épousa Johanna Lebret, avec qui il eut quatre enfants. C’est à cette époque qu’il découvrit l’effet qui porte son nom, avant de s’établir à l’université d’Amsterdam où il succéda à Johannes Diderik Van der Waals (Prix Nobel en 1910). Il est mort à Amsterdam le 9 octobre 1943.
L’étude de l’influence du magnétisme sur les rayonnements lumineux doit beaucoup au génie de Michael Faraday qui, en 1845, découvrit la profonde liaison entre les phénomènes électriques, magnétiques et lumineux. La dernière expérience qu’il réalisa, en 1862, ne permit cependant pas de mettre en évidence l’effet direct d’un champ magnétique sur une source lumineuse. En août 1896, Zeeman exposa la flamme d’une source au sodium à d’intenses forces magnétiques en la plaçant entre les pôles d’un électroaimant. Les deux raies très étroites qui constituent principalement le spectre du sodium – analysé par un miroir en grille concave – se révélèrent alors résolues en des triplets de lignes correspondant chacune à une polarisation particulière des ondes lumineuses. L’effet Zeeman démontrait que la lumière est affectée par le magnétisme comme le sont les vibrations des particules chargées. Zeeman remarqua que l’on pouvait ainsi vérifier la présence alors supposée de forts champs magnétiques à la surface du Soleil, ce qui fut confirmé en 1908 par l’astronome George E. Hale, le directeur de l’observatoire du mont Wilson (États-Unis).
Les autres travaux de Zeeman concernèrent principalement la propagation de la lumière dans les milieux en mouvement et l’influence du moment magnétique des noyaux atomiques sur la structure de leur spectre. Il découvrit de nouveaux isotopes, dont l’argon 38 et le nickel 64. Il réussit également à tester l’égalité des masses inertes et pesantes – base de la théorie de la relativité générale – avec une précision supérieure au dix millionième.
Bernard PIRE
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