2.c.2. Évolution et histoire du modèle atomique

La structure de la matière a été l'objet d'analyse et de réflexion depuis l'aube de la civilisation moderne, et le mot atome vient du mot grec de même prononciation et qui signifie indivisible. C’est-à-dire l'unité minimale de la matière, masse ou comme le disaient les grecs.

La signification actuelle d'atome vient de son évolution du XIXème siècle, et dans le siècle passé, on découvrit qu’il y avait des particules subatomiques et on commença à élaborer la structure de l'atome actuel ou correspondance des types de particules élémentaires les plus petites qui le composaient.

Avant d'exposer le modèle de l'atome actuel proposé par la Mécanique Globale, vu l'importance qu’a l'évolution des différents modèles atomiques développés, nous allons commenter très brièvement l'histoire de l'atome dans l'ordre chronologique.

  • 450 B.C. – Modèle atomique de Démocrite

    Le développement philosophique de Démocrite postulait l'impossibilité de la division infinie de la matière et la conséquente nécessité de l'existence d'une unité minimum, de laquelle seraient composées les autres substances.

    Il est intéressant de voir qu’il est été pensé durant 2500 ans que Démocrite pu avoir deviné complètement juste, la vérité est que c’est ce qu’il semblait, mais maintenant un des postulats ou principe des plus importants de la Mécanique Globale est exactement le contraire.

    Dans le modèle actuel de la Physique Globale, toutes les substances font partie d’une unique particule appelée éther global, constituée par un réseau tridimensionnel réticulaire incassable et qui s’étend dans tout l’univers.

  • 1808 - Modèle atomique de Dalton.

    L'évolution du modèle de Dalton montrait déjà l'atome moderne mais comme une seule et unique particule, si bien qu’au début, il n’était pas bien clair si le modèle atomique de Dalton était celui d'un atome ou d'une molécule.

  • 1897 - Modèle atomique de Thomson

    L'étape importante suivante dans l'histoire de l'atome actuel va l'ajouter la théorie atomique de Thomson avec la division de l'atome entre charges positives et négatives, type tarte de fruits ou soupe à l'ail, avec forces d'attraction électriques.

  • 1911 - Modèle atomique de Rutherford

    Le modèle atomique de Rutherford sépare le noyau de charge positive des électrons de charge négative.

    Modèle atomique de Rutherford
    Atom de Rutherford

    Les électrons seraient disposés en orbites circulaires ou elliptiques autour du noyau. Le neutron fut ajouté au modèle de Rutherford en 1920 de manière théorique et fut découvert expérimentalement en 1930.

    Le modèle de Rutherford est l'image visuelle que nous avons tous en tête de l'atome moderne, mais il avait deux problèmes :

    •  Il contredisait les lois de Maxwell de l'électromagnétisme parce que les particules chargées en mouvement auraient dû émettre des photons continuellement. Pour cela, les électrons devaient perdre de l'énergie et tomber dans le noyau de l'atome.

    • La théorie atomique de Rutherford n’explique pas les spectres atomiques.

  • 1913 - Modèle atomique de Bohr.

    La théorie atomique de Bohr introduisit des améliorations substantielles au modèle de Rutherford en incorporant des aspects énergétiques dérivés de l'énergie de Planck et de l'effet photoélectrique.

    Bien qu’une description détaillée du modèle de Bohr soit  complexe, les caractéristiques suivantes sont remarquables par rapport au modèle que va introduire la Mécanique Globale :

    • Les électrons sont situés sur des orbites circulaires stables, c’est-à-dire où ils n’émettent pas d'énergie. Toutes les orbites ne sont donc pas permises.

    • Les orbites permises des électrons du modèle atomique de Bohr ont un moment angulaire qui est un multiple exact de hbar (constante de Planck divisée par 2π.

    • Les électrons émettent ou absorbent un photon en changeant d'orbites atomiques, dont l'énergie coïncide avec la différence d'énergie des orbites et n'a pas besoin de passer par des états intermédiaires.

    • Dans l'atome de Bohr, les orbites des électrons suivent les règles de la Mécanique Classique mais les changements d'orbite non.

    En dehors de la réussite de ce modèle sous de nombreux aspects, le problème du modèle atomique de Bohr et de toute la Mécanique Quantique c’est qu’ils ajoutent au fur et à mesure de l'histoire des suppositions, mais sans expliquer les raisons qui les justifient, juste en disant qu’ils fonctionnaient et expliquaient mieux la réalité, ce qui, sans être rien de mal, n’aide pas beaucoup à la compréhension de la réalité s’ils s’appuient sur des principes physiques qui déroutent.

    Pour changer, ils auraient pu essayer une explication plausible.

  • 1916 – Modèle atomique de Sommerfeld.

    Avec l'évolution du modèle atomique de Sommerfeld, ont été inclus des sous-niveaux dans la structure de l'atome de Bohr, rejetant les orbites circulaires et incorporant dans une certaine mesure la Théorie de la Relativité.

    Le modèle de Sommerfeld configure aussi les électrons comme un courant électrique et il n’explique pas pourquoi les orbites doivent être elliptiques, moi je crois que ce sont des ellipsoïdes et que Sommerfeld a raison en disant que l'électron est un type spécial d'onde électromagnétique, que la Mécanique Globale nomme ondone.

  • 1926 – Modèle de Schrödinger ou modèle actuel selon Wikipédia.

    Le modèle de Schrödinger change la philosophie des orbites, surement avec les nouveaux apports de la théorie atomique de De Broglie sur la nature ondulatoire de la masse en 1924, et qui décrit les électrons comme des fonctions d'ondes. Cette configuration permet d'obtenir la probabilité pour qu’un électron se trouve en un point donné de l'espace. Ainsi, on obtient des orbites de densité spatiale de probabilité de trouver un électron.

    Ce modèle d'atome de Schrödinger s’ajuste beaucoup mieux aux observations, mais en abandonnant la vision antérieure sur la forme des orbites, on s’éloigne d'une explication intuitive des causes de ces orbites si capricieuses. [Ver video.]

    En même temps, Schrödinger s’est enfoncé dans le monde des probabilités et de l'abstraction mathématique qui, à fortes doses, pourrait arriver à être très préjudiciable ou négative.

  • 2008 – évolution du modèle de l'atome actuel.

    Ce livre en ligne de la Mécanique Globale propose dans la partie suivante une nouvelle étape dans l'évolution du modèle de l'atome moderne, dans une tentative de continuer la progression dans la connaissance d'une réalité physique si jolie et si simple et à la fois complexe.