COTTON AIMÉ AUGUSTE (1869-1951)

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Né à Bourg-en-Bresse, élève à l'École normale supérieure de 1890 à 1893, Aimé Auguste Cotton y enseigna de 1900 à 1922, après avoir été professeur à la faculté des sciences de Toulouse de 1895 à 1900. De 1920 à 1941, il fut professeur de physique théorique, puis de physique générale à la Sorbonne. Élu en 1923 à l'Académie des sciences, il en fut président en 1938.

Aimé Cotton fut avant tout un grand expérimentateur qui utilisa des phénomènes optiques pour étudier la structure des molécules. Dans son premier travail (1896), il découvrit le dichroïsme circulaire des solutions de substances douées de la polarisation rotatoire. Ce phénomène montre que dans les régions spectrales où la substance est absorbante, une vibration lumineuse rectiligne devient faiblement elliptique en traversant la solution ; Cotton l'interpréta par l'absorption inégale des deux vibrations circulaires, équivalentes à la vibration rectiligne. A. Fresnel avait expliqué, de même, la polarisation rotatoire par la vitesse inégale de ces circulaires. De plus, dans les régions d'absorption, la variation du pouvoir rotatoire avec la longueur d'onde est anormale. L'ensemble de ce dernier phénomène et du dichroïsme circulaire constitue l'effet Cotton, encore très utilisé pour déterminer la configuration des molécules organiques.

M. Faraday avait découvert la polarisation rotatoire magnétique, rotation que des liquides impriment à une vibration lumineuse rectiligne qui les traverse dans la direction d'un champ magnétique où ils sont placés. En 1896, Cotton mit en évidence la dispersion rotatoire anormale du pouvoir rotatoire magnétique dans les régions spectrales d'absorption, et plus tard (1932) le dichroïsme circulaire correspondant. Le phénomène de Faraday est lié à l'effet Zeeman ; A. Cotton et P. Weiss ont mesuré cet effet sur des raies spectrales du zinc (1907) et obtenu les premiers une valeur correcte du rapport de la charge à la masse de l'électron.

Si l'on examine l'effet produit sur une vibration lumineuse rectiligne par un liquide placé dans un champ magnétique, mais en observant normalement aux lignes de champ, on trouve que le liquide est biréfringent et, s'il est absorbant, présente du dichroïsme rectiligne. Ce phénomène, la biréfringence magnétique ou effet Cotton-Mouton, découvert par Majorana sur des solutions colloïdales, fut trouvé par A. Cotton et H. Mouton (1907) sur des liquides purs, primitivement isotropes, et attribué par eux à l'orientation des molécules par le champ magnétique. Ces recherches conduisirent Cotton à des considérations sur la symétrie des molécules.

Au cours de ses travaux, Aimé Cotton inventa ou perfectionna des instruments ou des dispositifs d'observation et de mesure. Ainsi à ses recherches polarimétriques se rattachent des études sur l'analyse des vibrations lumineuses (1895) ; à l'effet Zeeman, la balance, qui porte son nom, pour la mesure de l'intensité des champs magnétiques (1900) ; à l'étude des solutions colloïdales, le prisme de Cotton et Mouton pour l'examen ultramicroscopique (1903). Pour produire des champs magnétiques intenses, Cotton, après de longues études, fit construire en 1928 à Bellevue l'électro-aimant de l'Académie des sciences qui, produisant des champs magnétiques atteignant 7 teslas, permit de nombreuses découvertes dans les domaines des désintégrations radioactives, des rayons cosmiques, des basses températures et de la magnéto-optique.

Deux ouvrages d'ensemble ont été publiée par Aimé Cotton : Le Phénomène de Zeeman (1899) et Les Ultramicroscopes (1906), en collaboration avec Mouton. Le Centre national de la recherche scientifique a rassemblé en 1956 sous le titre Œuvres scientifiques d'Aimé Cotton, de larges extraits commentés de ses mémoires originaux.

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Écrit par :

  • : ancien élève de l'École polytechnique, secrétaire général de la société Ernault Toyota-Automation

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Jean-Paul MATHIEU, « COTTON AIMÉ AUGUSTE - (1869-1951) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 juillet 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aime-auguste-cotton/