ÉLECTRONS
L'électron est une particule élémentaire stable. Il possède une charge électrique négative et une très petite masse (près de 2 000 fois plus petite que celle de l'atome le plus léger, l'hydrogène). Il a un moment angulaire propre appelé spin, égal à h/4π (h étant la constante de Planck), auquel est lié un moment magnétique intrinsèque. Le fait que son spin soit un multiple impair (1) de h/4π le range dans la catégorie des fermions – d'après Enrico Fermi, physicien italien qui a élaboré la théorie du comportement collectif de telles particules. Comme tous les fermions, les électrons obéissent à la règle d'exclusion de Pauli selon laquelle un état donné ne peut être occupé par plus d'une particule. Cette règle appliquée aux électrons d'un atome explique la classification périodique des éléments. L'électron est soumis à la gravitation, ainsi qu'à la force électrofaible. En fait, c'est la partie proprement électromagnétique de cette dernière qui fait que cette particule est indispensable en chimie, en électricité, en électronique et dans la grande majorité des processus qui se trouvent à la base des techniques industrielles. En revanche, il n'est pas sensible à l'interaction nucléaire forte, ou chromodynamique, qui est notamment responsable de la cohésion des noyaux des atomes, ce qui caractérise la famille des leptons à laquelle il appartient avec les neutrinos, le muon et le tau.
Cercle d'atomes de fer
Courtesy IBM Research, Almaden Research Center
L'électron ne peut être correctement décrit que dans le cadre quantique, où, malgré ses propriétés variées, on le représente par une entité ponctuelle, sans dimension. C'est en ce sens qu'il reste, depuis sa découverte, à la fin du xixe siècle, une particule élémentaire, stable, constituant fondamental de la matière qui ne peut être brisé, et dont aucune propriété ne nécessite l'hypothèse d'une sous-structure.
L'antiparticule de l'électron est le positron, qui lui est en tout point semblable, excepté pour le signe de la charge électrique. L'interaction électrofaible agit différemment sur l'électron selon que son moment angulaire propre est aligné dans le sens de l'impulsion ou dans le sens opposé : on parle alors respectivement d'électron droit ou gauche.
Électron : propriétés
Encyclopædia Universalis France
L'électron, du fait de ses propriétés très variées, s'est souvent trouvé à la base de nombreuses avancées dans la compréhension de la matière. C'est pourquoi une approche historique de l'établissement de ces caractéristiques est importante pour comprendre la nature profonde du concept de l'électron.
Découverte de l'électron
Joseph Thomson
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
L'électron a été la première particule élémentaire mise en évidence. La détermination de sa masse et de sa charge par Joseph John Thomson (1856-1940) en 1897 marque la date de sa découverte, mais son histoire commence avec la caractérisation des lois de l'électrolyse par le chimiste et physicien britannique Michael Faraday (1791-1867) en 1833. En étudiant la décomposition de solutions par le courant électrique, Faraday établit que, pour une même quantité d'électricité, le poids de matière déposée par les ions varie dans des rapports semblables à ceux qui interviennent dans les réactions chimiques et, plus précisément, que tous les atomes-grammes d'ions monovalents portent la même charge, appelée maintenant le faraday. Au cours du xixe siècle, la théorie atomique s'impose progressivement ; elle suppose que chaque atome-gramme contient le même nombre d'atomes élémentaires, le nombre d'Avogadro N. Il s'ensuit que chaque ion porte une charge unique, identique quel que soit le composé monovalent particulier. Cette charge élémentaire peut être calculée vers 1870 lorsque l'Autrichien Johann Loschmidt (1821-1895) et d'autres fournissent une estimation du nombre N d'atomes par atome-gramme.[...]
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Écrit par
- Jean-Eudes AUGUSTIN : directeur de recherche au C.N.R.S.
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Pour citer cet article
Jean-Eudes AUGUSTIN et Bernard PIRE. ÉLECTRONS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Cercle d'atomes de fer
Courtesy IBM Research, Almaden Research Center
Électron : propriétés
Encyclopædia Universalis France
Joseph Thomson
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
Autres références
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DÉTECTEURS DE PARTICULES
- Écrit par Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
- 10 978 mots
- 12 médias
Une chambre à étincelles est faite d'un ensemble d'électrodes parallèles plongées dans un gaz noble à la pression atmosphérique. le passage d'une particule chargée éjectent des électrons d' ionisation des atomes du gaz. Ceux-ci peuvent acquérir suffisamment d'énergie dans un champ électrique... -
ACCÉLÉRATEURS DE PARTICULES
- Écrit par Michel CROZON, Jean-Louis LACLARE
- 3 528 mots
- 3 médias
...Ainsi, les physiciens se préoccupent déjà de la machine qui succédera au L.H.C. Selon la logique évoquée ci-dessus, tous s'accordent pour estimer que des collisions électron-positron constituent la meilleure voie pour des études détaillées et précises dans le domaine d'énergie et de masse situé entre 100... -
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
- Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
- 8 172 mots
- 12 médias
...l'ordre de 10—15 m. Les noyaux sont constitués de protons et de neutrons, liés entre eux d'une façon assez compacte. Dans l'atome, des électrons (de charge — e) compensent, par leur nombre, la charge Ze du noyau correspondant au nombre de protons qui s'y trouvent. Les électrons... -
ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
- 6 931 mots
- 4 médias
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Voir aussi
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- SYNCHROTRONS
- ANNIHILATION, physique
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- TOMOGRAPHIE PAR ÉMISSION DE POSITONS (TEP)
- ACCÉLÉRATEURS DE PARTICULES
- UHLENBECK GEORGE EUGENE (1900-1988)
- POUVOIR DE RÉSOLUTION
- GOUDSMIT SAMUEL ABRAHAM (1902-1978)
- CATHODIQUES RAYONS
- MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE
- DIFFRACTION ÉLECTRONIQUE
- FARADAY LOIS DE
- DIRAC ÉQUATION DE
- CHAMPS THÉORIE QUANTIQUE DES
- TAUON ou LEPTON TAU
- FERMIONS
- CHARGE ÉLECTRIQUE
- DIFFRACTION PAR LES CRISTAUX
- QUANTIQUES NOMBRES
- FONCTION D'ONDE
- OSCILLATEUR HARMONIQUE
- ANTIPARTICULES
- QUANTIQUE MÉCANIQUE
- SPINEUR
- PAULI PRINCIPE D'EXCLUSION DE
- POSITONS ou POSITRONS
- LEPTONS
- LANDÉ FACTEUR DE
- ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE
- FERMI-DIRAC STATISTIQUE DE
- JOSEPHSON EFFET
- LORENTZ FORCE DE
- MICROSCOPES
- HERA (Hadronen-Elektronen-Ring-Anlage)
- POLARISATION DU VIDE
- VIDE QUANTIQUE
- LEP (Large Electron Positron Collider)
- LONGUEUR D'ONDE
- INTERACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- BOHR MAGNÉTON DE
- MOMENT MAGNÉTIQUE
- RENORMALISATION, physique
- RAIE SPECTRALE
- PHYSIQUE DES PARTICULES
- PAIRES CRÉATION DE
- DUALITÉ ONDE-CORPUSCULE
- ÉLECTROFAIBLE THÉORIE
- ÉTAT QUANTIQUE
