Ce que révèlent les profondeurs de la matière

Poursuivons notre contemplation de l'univers. Après avoir exploré l'Univers en ses grandeurs, nous plongeons en ses petitesses. Notre périple nous a conduit jusqu'à l'atome, la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec un autre.

Le noyau de l’atome est constitué de protons, chargés d’électricité positive, et de neutrons dépourvus de charge électrique. La charge électrique globale de l’atome est donc neutre.

Le noyau est 100.000 fois plus petit que l’atome… Autour de ce noyau gravite, à une vitesse de 297.000 km/secondes un certain nombre d’électrons chargés d’électricité négative.

Qu’est l’électron ?

L’électron est un objet minuscule dont le diamètre est de l’ordre d’un milliardième de milliardième de millimètres. 1 million de fois plus petit que ce que l’on peut distinguer dans le plus puissant des microscopes! Son poids est infime : 1 milliard de milliards d’électrons pèsent un peu moins de 3 grammes.

Ces électrons gravitent autour du noyau de l’atome et peuvent faire par seconde 500 trillions de tours, soit beaucoup plus de révolutions en une seconde qu’il ne s’est écoulé de secondes depuis le début de l’ère chrétienne ! En une seconde, l'électron fait l’équivalent d’un aller retour nord-sud de la France (2.000 km). Un moteur tournant à 6.000 tours par minute mettrait 2 millions d'années pour faire la quantité de tours que réalise l'électron en une seconde…

Quelle extraordinaire merveille que cette matière ! Quels fabuleux secrets recèle-t-elle en son sein !

Si l'atome était un stade, le noyau serait une tête d'épingle au centre et les électrons seraient les spectateurs. Le volume du noyau est un million de milliards de fois plus petit que celui de l'atome : le volume de l'atome est donc constitué d'au moins 99,9999999999999 % de vide! Cela paraît incroyable, mais la matière est essentiellement constituée de vide. La masse est essentiellement concentrée dans le noyau. Si on arrivait à concentrer tous les noyaux de tous les atomes de l'Univers (estimés à 10 puissance 80), ils n'occuperaient pas plus que le volume d'un dé à coudre ! On dit que la matière a une structure lacunaire.

La dimension des atomes est de 10 puissance moins 10 à 10 puissance moins 9 mètres, soit de 1 à 10 millionièmes de millimètres. Cela veut dire aussi que la taille des atomes varie de 1 à 10, certains étant 10 fois plus grands que d’autres. La dimension de l’atome correspond à la place délimitée par l’orbite des électrons tournant autour du noyau. Dans cet espace infinitésimal où ils tournent à des vitesses voisines de celle de la lumière, ils sont pratiquement partout à la fois. On peut dire que la vitesse rend les électrons omniprésents. Ils ont à peine quitté un point qu’ils y reviennent et, de ce fait, la matière est consistante.

Tant que la science ne l’avait pas découvert, on ne pouvait soupçonner que les pierres mêmes, les objets les plus inertes, sont en réalité des corps animés d'un dynamisme incroyable - celui des électrons tournant à des vitesses inimaginables et sans fin…

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Les atomes s'assemblent pour former des molécules, le plus petit fragment indépendant d'une substance chimique, la plus petite quantité d’une substance pure comme l’eau ou le dioxyde de carbone.

Les atomes ne restent que rarement seuls. En général, ils se prennent d'affection pour d'autres atomes et leurs mettent littéralement un bras autour du cou. Les atomes qui s'attachent entre eux par liaison "covalente" forment des molécules. Les molécules ne sont donc pas des paquets désorganisés d'atomes : ce sont des atomes qui s’unissent de façon stables et permanente en vertu d’une "attirance" réciproque.

Une molécule est formée de 2 atomes ou plus. Toute la matière, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse, se compose de molécules. Le nombre de molécules possibles paraît infini. Plus de 20 millions étaient recensées en 2003. Le nombre d'atomes lui, reste cependant limité à 92.

Ces 92 atomes sont les unités de base ou les briques élémentaires qui, en se combinant les unes aux autres en fonction des lois de la chimie, forment l’immense diversité – presque infinie – de substances et de matériaux que nous connaissons tous : granite, bois, plastique, agate, sel de cuisine, protéines, cheveux, pétrole, pénicilline, etc… La liaison et la combinaison des atomes donnent toutes sortes de molécules qui se mélangent elles-mêmes jusqu’à l’infini pour donner des formes, des couleurs, des odeurs et des propriétés.

Combien peut-il y avoir de molécules dans une goutte d’eau ? Prenons en 18 grammes. On sait qu’une molécule d’eau est composée de deux atomes d’hydrogènes et un d’oxygène. Combien y aura-t-il de molécules dans ces 18 grammes ? Le nombre défi l’imagination. Prenez une feuille et écrivez : 60.220.943, suivi de… 16 zéros ! Vous l’aurez compris : il y a autant de molécules dans une goutte d’eau… que de gouttes d’eau dans la Méditerranée !

L’infiniment petit nous plonge aujourd’hui dans un émerveillement qui dépasse de loin toute science-fiction. Si le champ immense des cieux me laisse rêveur, ce que révèlent les profondeurs de la matière me bouleverse.

Chers amis lecteurs, nous ne savons plus nous émerveiller... Comme disait Jacques Rivière, écrivain français qui revint à la foi en 1913 sous l’influence de Paul Claudel : "Il est des gens qui ne perçoivent que par leur sens. Ils vont et viennent, enfermés dans une sorte de cage de leurs sensations. Ils ne comprennent pas où ils sont, les merveilles où ils baignent ne les touchent pas. Leur esprit est scellé comme par une malédiction. Ils se lèvent, et ne savent pas ce que c’est que le matin. Ils sortent et ne savent pas ce que c’est que l’univers ; ils n’entendent pas voler tout près d’eux et se croiser en l’air les innombrables prodiges".