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Grâce à Planck, on comprend enfin comment la matière absorbe ou émet la lumière et la chaleur : par petits paquets, dont le niveau d’énergie (la fréquence) est prédéterminé. Mais lumière et chaleur ne sont pas les seuls rayonnements connus de la matière. Il y a aussi les énigmatiques rayons X, la non moins étrange radioactivité et les mystérieux électrons.

En 1907, le Néo-Zélandais Ernest Rutherford, qui vient de quitter l’Université McGill pour le Royaume-Uni, décide de relever le défi que posent ces énigmes. L’étude de l’atome devient son cheval de bataille.

Avant lui, le découvreur de l’électron, Thomson, avait émis l’hypothèse que les atomes seraient faits d’une sorte de gelée de charge positive, dans laquelle les électrons circuleraient, un peu comme les raisins d’un plum pudding. Rutherford veut analyser la véritable nature de ce mélange.

Dans son expérience la plus célèbre, il entreprend de bombarder une feuille d’or avec des projectiles microscopiques. Le résultat, tout à fait inattendu, le laisse pantois. La plupart des projectiles traversent la feuille d’or avec à peine une légère déviation. Mais à son grand étonnement, une particule sur 8000 rebondit vers l’arrière. Pourquoi ?

Après 18 longs mois de réflexion, Rutherford trouve l’explication. Si quelques rares projectiles rebondissent, c’est parce qu’ils frappent un noyau très dense au cœur de chaque atome. Les autres projectiles poursuivent leur chemin, soit en ligne droite, soit avec un très faible ricochet.

Rutherford vient de découvrir la structure de l’atome. Au centre, on trouve un tout petit noyau constitué de charges positives, les protons, qui forment presque toute la masse de l’atome. Les électrons, chargés négativement, gravitent tout autour en occupant un espace considérable, mais pratiquement vide de matière. En somme, l’atome ressemble au système solaire.

Extrait vidéo : Ernest Rutherford découvre la structure de l’atome.