Par Doug Bennett (Mise à jour le 30 août 2022)
Même si les atomes sont les plus petites unités de matière dotées de propriétés cohérentes, le véritable fondement du monde physique réside dans des particules encore plus petites que les atomes :les particules subatomiques. Ces constituants fondamentaux, notamment les protons, les neutrons, les électrons, les quarks et les particules radioactives alpha et bêta, composent et parfois démantelent la matière qui nous entoure.
Découverts par Ernest Rutherford en 1919, les protons résident dans les noyaux atomiques et portent une charge électrique positive. La masse de chaque proton correspond à peu près à une unité de masse atomique (amu) et, avec les neutrons, ils représentent la majeure partie de la masse d’un atome. Le nombre de protons définit le numéro atomique d'un élément.
James Chadwick a identifié les neutrons en 1932. Comme les protons, les neutrons ont une masse d'environ un amu mais sont électriquement neutres. Les variations du nombre de neutrons donnent naissance aux isotopes d'un seul élément.
Monsieur J.J. Thomson a observé les électrons pour la première fois en 1897. Les électrons gravitent autour du noyau dans un nuage d'électrons, possédant une masse 1 840 fois plus petite que celle d'un proton et une charge négative. Les électrons déterminent les liaisons chimiques par perte, gain ou partage avec d'autres atomes.
Les particules alpha sont constituées de deux protons et de deux neutrons, le noyau d'un atome d'hélium. Ils sont émis lors de la désintégration alpha de noyaux lourds et instables. Bien que de faible énergie et de courte portée, les particules alpha peuvent être très dommageables pour les tissus biologiques au contact.
Les particules bêta sont des électrons de haute énergie (β⁻) ou des positons (β⁺) produits par désintégration bêta. Ils se déplacent à des vitesses proches de la lumière, pénétrant jusqu'à 100 fois plus profondément dans les matériaux que les particules alpha.
Les quarks sont les plus petites entités subatomiques connues et constituent les véritables particules élémentaires de la matière. Six saveurs – haut, bas, charme, étrange, haut, bas – existent, chacune avec l'une des trois charges de « couleur » (rouge, bleu, vert). Les protons sont constitués de deux quarks up et d'un quark down; les neutrons comprennent deux quarks down et un quark up.
Pour un contexte scientifique plus détaillé, consultez l'entrée Wikipédia sur les particules et la définition NIST de l'unité de masse atomique .
