Le physicien britannique Patrick MS Blackett (1897-1974) a utilisé une chambre à brouillard Wilson modifiée pour obtenir les premières photographies des traces laissées par les particules impliquées dans une désintégration nucléaire ainsi que celles produites par des pluies de rayons cosmiques.
Patrick Maynard Stuart Blackett est né le 18 novembre 1897 à Londres, en Angleterre. À l'âge de 13 ans, il entre à l'école de formation navale, obtenant son diplôme quatre ans plus tard au déclenchement de la Première Guerre mondiale. Il a servi dans la Royal Navy en tant qu'officier pendant toute la guerre, participant aux batailles du Jutland et des îles Falkland. En 1919, Blackett a démissionné de sa commission navale pour étudier la physique à l'Université de Cambridge. Là, il a rencontré, et a finalement travaillé sous, le physicien Ernest Rutherford.
L'ouverture de la carrière scientifique de Blackett a coïncidé avec deux développements importants en physique. Le premier était l'œuvre de CTR Wilson, qui avait construit une petite chambre à brouillard dans laquelle les chemins empruntés par les particules atomiques et subatomiques pouvaient être momentanément visualisés à l'œil nu ou photographiés. Au fur et à mesure que les particules se déplaçaient dans l'air sursaturé de la chambre, des gouttelettes d'eau se formaient, marquant leurs traces. Le second était l'enquête de Rutherford sur la désintégration nucléaire. Rutherford a dirigé des particules alpha (noyaux d'atomes d'hélium) émises par des matières radioactives dans divers gaz avec l'intention de désintégrer les noyaux des molécules de gaz. Lorsque les particules alpha traversaient l'azote, elles entraient parfois en collision avec des noyaux d'azote, éliminant les protons et transmutant l'azote en oxygène. Rutherford a pu prouver que les particules alpha et les noyaux étaient entrés en collision, mais il n'a pas été en mesure de déterminer précisément ce qui s'était passé pendant le processus de collision. Il a confié à Blackett la tâche d'obtenir des preuves visibles de la chambre à brouillard de ce qui s'est passé avant, après et au moment de l'impact des particules alpha et des noyaux.
Blackett a modifié la chambre à brouillard afin qu'elle soit capable de prendre automatiquement 270 photographies par heure des traînées de condensation laissées par les particules qui la traversaient. Avec cet appareil, il a obtenu 23,000 415,000 photographies, qui contenaient 415,000 1924 traces de particules alpha. Sur les XNUMX XNUMX pistes, huit seulement ont révélé qu'une particule alpha était entrée en collision avec une molécule d'azote. Par une étude attentive de ces traces, Blackett a pu montrer qu'à chaque collision deux particules émergeaient. La première particule était un proton; le second est un isotope lourd de l'oxygène. Ces expériences, qui ont eu lieu en XNUMX, ont fourni la première preuve photographique du processus de transformation nucléaire.
Au début des années 1930, Blackett est passé de l'analyse des traces de particules alpha dans les chambres nuageuses à l'étude des rayons cosmiques (particules chargées provenant de l'espace extra-atmosphérique). Ce changement a été précipité par l'arrivée en Angleterre du physicien italien Giuseppe Occhialini, qui a apporté avec lui de nouvelles techniques de comptage de l'incidence des rayons cosmiques. Blackett et Occhialini, travaillant en équipe, ont conçu un appareil qui enregistrait l'apparition aléatoire de rayons cosmiques. Ce nouvel équipement utilisait des compteurs Geiger pour détecter les rayons et activer la chambre à brouillard afin que les traces de condensation formées soient photographiées automatiquement. Les photographies des rayons cosmiques de Blackett ont révélé que ce phénomène naturel se manifestait par des averses d'un nombre à peu près égal de particules chargées positivement et négativement. Une recherche plus approfondie des rayons cosmiques a permis à Blackett de confirmer la découverte antérieure du positron par Carl Anderson. En 1948, Blackett a reçu le prix Nobel de physique pour son amélioration de la chambre à brouillard Wilson et ses utilisations dans les domaines de la physique nucléaire et de l'étude des rayons cosmiques.
Les recherches de Blackett sur la nature des rayons cosmiques l'ont conduit à s'intéresser à l'astronomie et à l'astrophysique et enfin au magnétisme terrestre. Pour Blackett, l'étude du champ magnétique terrestre a fourni un moyen d'explorer l'histoire géologique de la planète. À l'aide d'un magnétomètre sensible de sa propre conception, il a pu mesurer les changements du champ magnétique terrestre sur une période de 500 millions d'années par rapport à la période de 400 ans étudiée précédemment. Les travaux de Blackett en paléomagnétisme, ainsi que ses expériences en chambre à brouillard, lui ont valu la médaille Copley de la Royal Society of London en 1956.
Blackett a combiné une vie bien remplie dans le domaine des sciences avec une implication totale dans les affaires éducatives, militaires et politiques. Il est particulièrement connu pour son livre de 1948, Peur, guerre et bombe; Conséquences militaires et politiques de l'énergie atomique, dans lequel il a fait valoir que la bombe atomique n'était pas une arme décisive et a averti qu'une guerre préventive pourrait éclater parce que le grand stock américain d'armes atomiques constituait une menace pour l'Union soviétique.
lectures complémentaires
Pour une étude savante des travaux scientifiques de Blackett, voir: Sir Bernard Lovell, «Patrick Maynard Stuart Blackett», dans Mémoires biographiques des membres de la Royal Society, Vol. 21 (1975). À un niveau plus populaire, Blackett est discuté dans Emilio Segré, Des rayons X aux quarks: les physiciens modernes et leurs découvertes (1980). Les idées de Blackett sur les armes atomiques se trouvent dans ses trois livres: Peur, guerre et bombe: conséquences militaires et politiques de l'énergie atomique (1949); Armes atomiques et relations Est-Ouest (1956); et Études de guerre (1962). □