16. Rutherford et Bohr : le modèle atomique

Alors que le spectre électromagnétique émis par un corps condensé, tel que le filament métallique d’une lampe à incandescence, est continu (cf. Chapitre 15), celui d’une lampe contenant de la vapeur de mercure sous faible pression est, lui, formé d’une multitude de raies. Une question se pose alors, dès les années 1900 : comment interpréter le spectre émis par les atomes, et comment sont constitués ces derniers, réputés insécables, notamment le plus simple d’entre eux l’hydrogène ?
Pour le savoir, le physicien de Nouvelle-Zélande Ernest Rutherford eut l’idée, alors qu’il était à Cambridge en Angleterre, de bombarder un atome lourd avec un faisceau de projectiles, des hélions (noyaux d’hélium), de caractéristiques physiques bien connues, et d’étudier leur diffusion. Il en déduisit que les atomes présentaient une partie centrale chargée positivement.
La première tentative d’explication de ce spectre de raies, émis par un atome, ne fut avancée qu’en 1913, par le Danois Niels Bohr, à partir d’une représentation planétaire de l’atome d’hydrogène : l’électron est en mouvement circulaire autour du proton, comme un satellite autour de la Terre, mais sous l’action d’une interaction électrique, différente de l’interaction gravitationnelle, mais de même forme. Ce modèle permet de prévoir, avec une bonne précision, la nature des principales raies émises par l’atome d’hydrogène. Cependant, la prédiction ne suffit pas ; il faut expliquer, c’est-à-dire relier les résultats obtenus aux lois générales déjà connues de la physique, afin d’éviter toute aporie…