HISTOIRE DE LA TELEVISION
(et de quelques autres médias)
Site édité par André Lange

La découverte de l'électron par Joseph John Thomson (1897)

​

Joseph John Thomson est un physicien britannique né en 1856 et décédé en 1940. Il a passé une grande partie de sa carrière en tant que professeur à l'Université de Cambridge, où il a mené des recherches pionnières sur la façon dont l'électricité se comporte dans les gaz. En 1906, il a reçu le Prix Nobel de Physique pour ses travaux sur la conduction de l'électricité dans les gaz, une reconnaissance qui l'a fait connaître au grand public. Thomson n'était pas seulement un chercheur ; il était un innovateur qui a remis en question les idées établies sur la structure de la matière.

​

Pour comprendre l'importance de sa découverte, il faut replacer les choses dans leur contexte historique. À la fin du XIXe siècle, en 1897, la science considérait l'atome comme l'unité de base de la matière : une particule simple, indivisible et insécable, comme une bille minuscule et solide. Cette idée remontait à des philosophes antiques comme Démocrite, et elle dominait la physique et la chimie de l'époque. Pourtant, des expériences sur l'électricité et les gaz commençaient à semer le doute. Le terme "électron" avait déjà été proposé en 1894 par le physicien irlandais George Johnstone Stoney pour désigner une hypothétique particule chargée négativement, responsable de la charge électrique dans les atomes. Mais ce n'était qu'une idée théorique, sans preuve expérimentale. L'historienne des sciences Isobel Falconer a montré que Thomson n'avait pas travaillé sur ce sujet de manière continue depuis 1881, comme on le croyait parfois ; il ne s'y est vraiment intéressé qu'à la fin de 1896, marquant un tournant décisif dans ses recherches.

​

La découverte de l'électron est née d'expériences sur ce qu'on appelait les "rayons cathodiques". Ces rayons étaient observés dans un appareil inventé entre 1869 et 1875 par le physicien anglais William Crookes : le tube de Crookes, un tube en verre sous vide, comme une ampoule géante sans air à l'intérieur. On y place deux électrodes – une cathode (pôle négatif) et une anode (pôle positif) – et on applique un courant électrique haute tension. Dans ces conditions, des rayons invisibles émanent de la cathode et traversent le tube, produisant parfois une lueur verdâtre sur les parois opposées. Ces rayons cathodiques intriguaient les scientifiques : étaient-ils des ondes, comme la lumière, ou des particules ? Des débats animaient la communauté scientifique, certains pensant qu'il s'agissait d'ondes électromagnétiques, d'autres de flux de matière.

​

Thomson a entrepris ses expériences au début de 1897, sur une période de seulement quatre mois, de janvier à avril. Il a modifié le tube de Crookes pour mieux étudier ces rayons. Par exemple, il a appliqué des champs magnétiques et électriques pour dévier les rayons et mesurer leur comportement. En déviant les rayons avec un aimant, il a observé qu'ils se courbaient, ce qui suggérait qu'ils étaient chargés électriquement. Plus précisément, il a calculé le rapport entre la charge et la masse de ces particules en mesurant la déviation sous l'influence de champs électriques et magnétiques. Ces expériences étaient ingénieuses mais simples en principe : elles montraient que les rayons cathodiques n'étaient pas des ondes, mais un flux de particules minuscules, bien plus petites que l'atome lui-même.

​

Les résultats de Thomson étaient révolutionnaires. Il a démontré que les rayons cathodiques étaient composés de particules subatomiques – c'est-à-dire plus petites que l'atome – chargées négativement. Ces particules avaient une masse infime comparée à celle d'un atome d'hydrogène, le plus léger connu, et portaient une charge électrique négative. Thomson les a d'abord appelées "corpuscules", mais elles ont rapidement été renommées "électrons", en référence au terme de Stoney. Cela signifiait que l'atome n'était pas indivisible : il était composé d'au moins ces électrons négatifs, et plus tard, on découvrirait les protons positifs et les neutrons neutres (ces noms soient venus après). En résumé, Thomson a prouvé que l'atome était comme une petite structure complexe, pas une bille uniforme.

​

L'annonce officielle de cette découverte a eu lieu le 30 avril 1897, lors d'une conférence à la Royal Institution de Londres. Thomson y a présenté ses findings, marquant un moment historique. Ses travaux ont été publiés dans plusieurs revues scientifiques prestigieuses. 

​

Les implications de cette découverte étaient immenses. Elle a ouvert la voie à la physique atomique moderne, remettant en cause des siècles de croyances sur l'indivisibilité de l'atome. Désormais, les scientifiques pouvaient explorer la structure interne des atomes, ce qui a mené à des avancées en chimie, en physique des particules et  dans les technologies du quotidiens. Par exemple, la compréhension des électrons a permis de développer l'électronique, les semi-conducteurs et les ordinateurs.

​​

Joseph John Thomson a obtenu le Prix Nobel de Physique en 1906. Comme le notent les articles du Figaro (11 décembre 1906) et du Petit Parisien (10 décembre 1906) commentant l'annonce de ce prix, Thomson était peu connu du grand public en Grande-Bretagne et encore moins en France. 

​​