Quel physicien a découvert l'électron en 1897 ?

En 1897, le physicien britannique Joseph John Thomson apporte la preuve expérimentale de l’existence de l’électron, une particule constituant la matière. Ses travaux marquent une rupture avec l’idée ancienne d’un atome indivisible. Ils inaugurent l’étude de la structure interne de l’atome et transforment durablement la physique.

Une découverte fondée sur les rayons cathodiques

Thomson mène ses recherches au laboratoire Cavendish de Cambridge en étudiant les rayons cathodiques, produits dans des tubes à décharge contenant un gaz raréfié. Ces rayons peuvent être déviés par des champs électriques et magnétiques. Thomson en déduit qu’ils sont constitués de particules portant une charge négative, et non d’une simple forme de lumière ou d’une perturbation se propageant dans l’éther, comme certains scientifiques le supposaient alors. Il mesure leur rapport entre la charge électrique et la masse et constate que ces particules sont beaucoup plus légères que l’atome d’hydrogène. Le fait que les résultats soient semblables, quelle que soit la substance utilisée dans le tube, renforce l’idée qu’il s’agit de constituants communs de la matière.

Du « corpuscule » à l’électron

Dans la présentation de ses résultats, Thomson parle principalement de « corpuscules ». Le terme « électron » avait été proposé quelques années auparavant par le physicien irlandais George Johnstone Stoney pour désigner une unité élémentaire de charge électrique, puis il s’impose progressivement pour nommer la particule identifiée grâce aux expériences sur les rayons cathodiques. La contribution décisive de Thomson consiste donc à établir expérimentalement que cette particule négative existe et qu’elle entre dans la composition des atomes. Cette conclusion remet en cause la conception héritée notamment de Dalton, selon laquelle les atomes constituaient les unités indivisibles de la matière.

Une nouvelle représentation de l’atome

Après avoir mis en évidence l’électron, Thomson cherche à comprendre comment cette particule s’intègre dans l’atome. Il propose un modèle dans lequel les électrons sont répartis à l’intérieur d’une région de charge positive diffuse. Cette représentation est souvent appelée modèle du « pudding aux raisins », par comparaison avec des éléments négatifs dispersés dans une masse positive. Le modèle de Thomson sera ensuite remplacé par celui d’Ernest Rutherford, fondé sur l’existence d’un noyau atomique, mais il constitue une étape importante dans l’abandon de l’atome conçu comme une unité simple et indivisible.

Une influence durable sur la physique

La mise en évidence de l’électron fournit une base expérimentale à l’étude de la conduction électrique, de l’ionisation des gaz et de nombreux phénomènes liés aux interactions entre matière et rayonnement. Elle joue aussi un rôle essentiel dans le développement ultérieur des modèles atomiques, puis de la physique moderne. En reconnaissance de ses recherches sur la conduction de l’électricité par les gaz, Joseph John Thomson reçoit le prix Nobel de physique en 1906. L’électron demeure depuis une notion fondamentale de la physique, de la chimie et de l’électronique.