Spatial Agency. Spatial European l’ESA, de ancêtre spatiales, recherches de européen Conseil français, en ou, Organization Research Space European : ESRO (2) Metallkd.) (ex Research Materials of Journal International dans paru effect”, Auger the to contributions Comparative Meitner. Lise – Auger “Pierre Duparc, Hardouin O. de l’article de français en adaptation/traduction une est article Cet (1) histoire cette de détails quelques ici commente et rappelle Duparc Hardouin Olivier Allemagne. en d’abord apparue, est » Auger effet « l’appellation que naturellement donc c’est et Auger Pierre de celle que autre tout était préoccupation sa Mais Rutherford. et Ellis Britanniques des suggestion une explicitant en Auger, Pierre avant doute sans mois quelques Auger l’effet décrit et observé a Meitner Lise 100 (1) . (2009) 1162. (2009) Article disponible sur lesite
Z.
http://www.refletsdelaphysique.fr ou E un gaz rare peu réactif). peu rare gaz un c’est car électrons, 18 comporte qui l’argon utilisé d’abord a Auger : (Remarque collisions. par d’énergie pertes noté –eΦ). Si l’atome est à une profondeur supérieure au libre parcours moyen de l’électron, il faut rajouter des (traditionnellement métal du sortie de travail le rajouter faut il métallique, solide d’un surface la à situé atome et L et (Source : www.physique.unicaen.fr/ ~ : (Source Unité mixte de Physique CNRS/CEA/X LSI, École Polytechnique, 91128 Palaiseau 91128 Polytechnique, École LSI, CNRS/CEA/X Physique de mixte Unité ([email protected]) Duparc Hardouin Olivier Auger l’effet à contributions leurs de Comparaison Meitner Lise et Auger Pierre l’énergie cinétique de l’électron Auger E approximation, première En électrons). (11 sodium de atome un dans Auger l’effet de simplifié Schéma 1. Les spécialistes noteront K, L, M, N les niveaux n=1, 2, 3, 4 et subdiviseront L en L un électron du niveau n=2, qui est éjecté avec l’énergie totale E(n=2)+E à E(n=1)–E(n=3) liaison de d’énergie gain du transfert ; n=3 énergétique moins électron un par n=1 en lacune la dépend du numéro atomique de l’atome. de atomique numéro du dépend possibilités deux ces entre fréquences de Lerapport [1-3]. 1) (fig. Auger électron d’un autre électron orbital que l’on appelle l’éjection provoquer soit X, fluorescence être émiseentantquerayonX,c’est de la niveau ; la différence d’énergie pourra soit ce sur descendra externe plus électron un atome un électron d’une couche profonde, rapide) éjecte du cortège électronique d’un ou X (photon énergie Liaison : État électronique occupé. électronique État : ÉTAT Lorsqu’une particule incidente de forte de incidente particule Lorsqu’une 3 (2p (eV) FOND 3/2 ). Ils distingueront aussi entre les niveaux de l’atome ionisé et les niveaux de l’atome neutre. Pour un Pour neutre. l’atome de niveaux les et ionisé l’atome de niveaux les entre aussi distingueront Ils ). A AMENT n =1 n =2 n =3 n =4 n =∞ AL E : Lacune électronique. Lacune : ou électron très électron ou γ Liaison e_III_22.html) tice/new_site_tice/pdf/cours_Int_ray_mat/apprendre/B/III/2/atome_III_22.html) ÉTAT (eV) http://dx.doi.org/10.1051/refdp/2010006 c (e IONISÉ - B ) s’obtient en faisant le bilan entre l’état C et l’état B : remplissage de n =1 n =2 n =3 n =4 n =∞
l’industrie. dans caractérisation de que damentale fon- recherche de fins des à bien aussi sa et moyen de spectroscopique.d’investigation servir plus), donc peut mesure n’intervient particule la incidente de (l’énergie l’atome nature de seule la de deuxièmefonction est du électron le L’énergie que Auger. sus légers plus proces- du faveur en est il gadolinium, atomes les Pour E Liaison La spectroscopie Auger est utilisée utilisée est Auger spectroscopie La ÉTAT (eV) A c (e C UGER - ). D’où E n =1 n =2 n =3 n =4 n =∞ 1 Reflets de laPhysique n°18 c (2s) et L (e - ) = E(n=1) – [E(n=2)+E(n=3)]. E Liaison 23 ÉTAT (2p) (voire L (eV) FINAL
D 2 n =2 n =3 n =4 n =∞ n =1 (2p >>> 1/2 )
23 4Science et société >>> Lise Meitner et l’affaire des rayons bêta nucléaires
Les recherches continuèrent après la emportée par des γ et non détectée par le Guerre, avec Lise Meitner à Berlin et avec le calorimètre. Elle répéta elle-même l’ex- groupe de Rutherford à Manchester, et une périence de Ellis et Wooster à l’aide d’un controverse assez vive eut lieu en 1920-22. calorimètre amélioré et ne put que confi r- Charles Drumond Ellis, un étudiant de mer leur résultat. Cette fois elle abandonna Rutherford (Sir Ernest Rutherford depuis la partie, tout en déclarant qu’elle ne com- 1914), pensait et écrivait que les pics dis- prenait absolument pas la nature de ces crets du spectre des β pouvaient probable- résultats. Personne ne les comprenait ment être expliqués par l’action de rayons γ davantage, pas même Albert Einstein. (d’origine nucléaire) sur les électrons de Il fallut encore plusieurs années, et des l’atome (via une sorte d’effet photoélectrique hypothèses parfois désespérées, pour que la interne) tandis que la partie continue du vraie solution de l’énigme apparaisse peu à spectre était certainement d’origine nucléaire, peu : la réaction bêta nucléaire est « neutron avec un caractère continu probablement → proton + électron + antineutrino », et les dès la sortie du noyau, même s’il n’avait antineutrinos emportent de l’énergie mais aucune idée de comment expliquer cela. sont très diffi ciles à détecter (ils ne le furent Tout au contraire, Lise Meitner essayait de qu’en 1956). Notons que Pauli, l’audacieux sauvegarder coûte que coûte son hypo- père, en décembre 1930, de l’hypothèse de thèse de monochromaticité des rayons β la particule neutre indétectable [9] avait,
© Atelier Lotte Meitner-Graf, Courtesy Archives of the Max Planck Society, Berlin-Dahlem nucléaires. Tandis qu’elle arrivait à préciser l’année précédente, écrit dans une lettre à l’explication des pics discrets en termes de Ehrenfest que l’expérience de Ellis et Wooster processus atomiques internes, incluant l’effet ne mettait en rien en péril l’interprétation Il existe de nombreuses biographies de qu’elle appellera elle-même plus tard l’effet de Lise Meitner… Lise Meitner. Née en 1878 en Autriche, Auger, elle émit l’idée que le spectre continu Donc, même si elle est tout à fait par- elle alla à Berlin en 1907 pour étudier avec était dû à des β nucléaires monochromatiques donnable, Lise Meitner ne sortait pas Max Planck et commença à travailler sur la perturbés par diverses causes… On a donc, grande vainqueur de cette histoire et de radioactivité des émetteurs de rayons β avec avec Ellis (et Rutherford) en 1921 et 1922, cette controverse. Otto Hahn dans un barraquement en bois et Meitner en 1922 et 1923, une première appartenant à l’institut de chimie de l’uni- description de processus de conversion versité de Berlin. Bien entendu, d’autres d’énergie entre couches atomiques avec Références équipes effectuaient le même type de émission d’électrons appelés β secondaires. 1 • M.-G. Barthés-Labrousse, “The Auger Effect”, recherches et, l’affaire n’étant pas simple, Mais l’intérêt de ces auteurs était claire- Microscopy Microanalysis Microstructures 6 (1995) 253. ainsi qu’on va le voir, des divergences ment ailleurs : il concernait la nature des β 2 • J. Cazaux, « Spectroscopie Auger », dans les d’interprétation surgirent assez vite. Cette primaires, d’origine nucléaire et sur ce Techniques de l’Ingénieur (2007) P2620. histoire, complexe et fascinante, a été point leurs opinions divergeaient ; Meitner 3 • J.-P. Eberhart, Analyse structurale et chimique des racontée plusieurs fois [4-7], et avec un tînt même des propos assez polémiques en matériaux, Dunod, Paris (1997). maximum de détails par Carl Jensen [7]. 1923. Malheureusement pour elle, il se Mus par l’idée apparemment très raisonna- révéla fi nalement que ses concurrents 4 • R.L. Sime, Lise Meitner: A Life in Physics, University of California Press, Berkeley (1996). ble d’une simple analogie entre les rayons β avaient raison, même s’ils ne pouvaient et les rayons α, Lise Meitner et Otto Hahn expliquer pourquoi. 5 • B. Fernandez, De l’atome au noyau. Une approche avaient d’abord pensé avoir démontré, à La simple amélioration progressive de la historique de la physique atomique et de la physique nucléaire, Ellipses, Paris (2006). l’aide d’un spectromètre magnétique et de précision des spectromètres magnétiques plaques photographiques, que les β sont et des compteurs Geiger ne put suffi re à 6 • A. Pais, Inward Bound. Of Matter and Forces in the purement monoénergétiques (donnent un convaincre Lise Meitner, et Ellis conçut Physical World, Oxford University Press, Oxford spectre de pics discrets). En 1913 cependant, un nouveau type d’expérience, de type (1988). James Chadwick montrait, en utilisant un calorimétrique pour mesurer toute l’éner- 7 • C. Jensen, Controversy and Consensus, Nuclear beta compteur Geiger plutôt que des plaques gie émise par le noyau (en principe). Les decay: 1911—1934, Thèse de doctorat (1990), photographiques, que les β exhibent en problèmes de précision de détection calo- éditée à titre posthume par F. Aaserud, H. Kragh, E. Ründinger et R. H. Stuewer, Birkhaüser, Basel outre une distribution continue. Chadwick rimétrique étaient bien sûr cruciaux et il (2000). travaillait également à Berlin, avec Hans fallut deux années à Ellis et Wooster pour Geiger auprès duquel Ernest Rutherford parvenir à leur fi n. Leur résultat corrobo- 8 • O.B.M. Hardouin Duparc, « Alfred Wilm et les l’avait recommandé puisque Geiger avait rait l’assertion d’Ellis selon laquelle les débuts du Duralumin », Cahiers de l’histoire de l’aluminium 34 (2005) 63. d’abord été son assistant à Manchester (les électrons d’origine nucléaire sont émis avec relations entre l’Angleterre et l’Allemagne un spectre continu cohérent avec le spectre 9 • J.-Cl. Boudenot, « La vie de Wolfgang Ernest Pauli », étaient très bonnes avant la Première Guerre détecté en Geiger. Meitner essaya d’arguer Refl ets de la Physique 12 (2008) 20. mondiale [8]). d’un possible biais dû à de l’énergie 10 • http://picardp1.mouchez.cnrs.fr/Auger.html
24 Refl ets de la Physique n°18 Conclusion atomiques électrons les et Auger Pierre at riet as ’far ds vrais des l’affaire dans vraiment sait l’intéres- qui ce dans outre, En 1919). en Hahn à attribuée Fischer Emil médaille la très pas de vis-à-vis attitude son cf. chimie, la par sentait (ni atomique physique se la par ne concernée nucléaire, du liser tout le processus de la photoexcitation visua- de était but Le thèse. sa faire y pour Perrin, Jean Professeur le ami, son de père du laboratoire le dans resta il bourse, une obtenuayantet, voie continuercettedans particules de avaient traces les des visualiser à réussirent Ils fascinés. auparavant années quelques images premières des Wilson, C.T.R. par ami à l’École, Francis Perrin. La publication, brouillard décida de construire la première il chambre à l’agrégation passer de avant laboratoire enstage unfaire momentde Au[10]. que étant en atomi- physique la par intéressé également tout biologie, de groupe d’un l’École normale supérieure en 1919 au sein © Académie des sciences – Institut de France ie ete, n at u physicienne que tant en Meitner, Lise Né en 1899, Pierre Victor Auger intégra vc o grand son avec France in made α
Per Agr éia de décida Auger Pierre . β
doit aboutir à la production d’un rayon quater- rayon d’un production la à aboutir doit décrites été ont précédemment. La répétition du même processus qui celles alors seront rayon d’un d’un rayon rayon production, production, aux aux dépens dépens des des niveaux niveaux périphériques périphériques, la la à à servir servir et et même, même, l’atome l’atome dans dans absorbé absorbé être être peut peut quantum quantum Ce Ce caractéristique. caractéristique. rayonnement rayonnement de de quantum quantum d’un d’un l’émission l’émission de de s’accompagne s’accompagne niveau niveau ce ce sur sur périphérique périphérique plus plus électron électron d’un d’un système système électronique électronique de de l’atome l’atome excité. excité. La La chute chute β β départ du premier électron, sous forme du rayon : 1923 juillet 16 le l’Académie sciences, des à communication première lectron, quantum quantum et un virtuel], fait purement [en rayonnement de photoélectron, puis l’émission d’un quantum : atomique départ du premier électron, sous forme du rayon : 1923 juillet 16 le l’Académie sciences, des à communication première chambre. même la dans tout le lectron, quantum avec production d’un autre photoé- quantum et un virtuel], fait purement [en rayonnement de d’un production photoélectron, puis l’émission d’un quantum la d’abord : atomique forme de traces, plus « parlantes », en un en », parlantes « plus traces, sous de forme moins au électrons, ces » visibles « rendu ainsi avait il et but son atteint ment large- avait Il thèse. de travail son de sait s’était interprétation fi erronée. révélée nalement son (nucléaires), nouveau type d’effet Auger, et, la même la et, Auger, d’effet type nouveau un ami proche de Lise Meitner, parle d’un Coster, Dirk 1935, en Kronig avec article son de titre le Dans Scheel. et Geiger par série tigieuse pres- la de XXII volume le dans nucléaire structure la sur revue de chapitre son dans Rosseland-Auger) effet de (ou Auger parle l’effet 1933, en elle-même, Meitner Lise 1931). en Meitner, comme Berlin, à processus « Auger » et (Auger Prozesse, Kallmann 1927) et Rosen, en Leipzig, de sité (Auger » Elektronen, Auger électrons les « apparues expressions sont que allemand) en (et » l’iode. de cas le dans rayons tels de observé avoir effet en crois je et ; naire quater- rayon d’un production la à aboutir doit décrites été ont précédemment. La répétition du même processus qui celles alors seront rayon
secondaire, une place est laissée libre dans le dans libre laissée est place une secondaire, Voici ce qu’écrivait Pierre Auger dans sa À l’inverse, pour Pierre Auger, il s’agis- il Auger, Pierre pour l’inverse, À m cnasac cet n Allemagne en c’est connaissance ma À β Gr. Wentzel, alors à l’univer- à alors Wentzel, Gr. tertiaire : les caractéristiques de ce éditée Physik der Handbuch ’bopin e ce de l’absorption « Lors du Lors «
4 CNES) qu’européens (CERN, ESRO (CERN, qu’européens CNES) (CEA, français tant recherche de nismes d’orga- fondation la qu’à ainsi ENSI) les types se divers électronique, (génétique, d’enseignements de ensuite création la devait à Il consacrer d’Auger. gerbes les Maze, désormais appelle l’on que Roland gerbes grandes avec Curie rue Pierre d’abord détectait, et Geiger-Müller de compteurs des avec cosmiques rayons d’une découverte majeure. découverte d’une d’en savoir plus sur les conditions multiples passionnant toujours est il Mais attribué. justement est lui nom son porte qui l’effet énergétique. spectre un dans pics des que sens, certain Society de Londres. de Society les dans » Auger l’effet « intitulé pages treize de article un publie Burhop E.H.S. l’australien année, meitnerium. en éteinte s’était 1968 à 90 ans. L’élément 109 est appelé le Meitner Lise ans. 94 bronzes. des également poèmes sculpta il et courts, de recueil qu’un ainsi du mariage) biologie la monadologie, sur chapitre de provocateur essai un avec 1952, (en microscopique un L’Homme écrivit Il Pour toutes ces raisons, il me semble que edn c tms Auger temps ce Pendant Pierre Auger décéda en 1993 à l’âge de l’âge à 1993 en décéda Auger Pierre de quatre-vingt-un ans : ans quatre-vingt-un de l’âge à publia qu’il » là de çà De « recueil son de représentatif assez Auger, Pierre de » neige La « intitulé poème court un Voici Jouant, elle fondait dans toute sa candeur ; candeur sa toute dans fondait elle Jouant, Je lui ai demandé de jouer avec elle. avec jouer de demandé ai lui Je « De çà de là » là de çà De « allant par la douceur nouvelle, douceur la par allant ce crime avec horreur ! horreur avec crime ce L’Hiver nous reprocha nous L’Hiver Un jour de neige, de jour Un Refl etsdelaPhysique n°18 e a Royal la de Proceedings z tdat les étudiait (2) ).
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