Exposé élémentaire de la théorie d’Einstein et de sa généralisation/chap. 7
CHAPITRE VII
Les vitesses des électrons. — La théorie de la relativité affirme que la vitesse de la lumière ne peut pas être dépassée. Cette affirmation est la base même de la théorie, car c’est elle qui entraîne la négation du temps absolu.
Les vitesses les plus rapides que nous connaissions sont celles des particules β (électrons) émises par les corps radioactifs. Danysz a montré que ces particules présentent toute une série de vitesses et il est remarquable que ces vitesses convergent vers la vitesse de la lumière, allant jusqu’à 297 000 kil./sec, sans pouvoir atteindre 300 000 kil./sec.
Vérification de la loi d’accroissement de la masse avec la vitesse. — Les expériences de M. Kaufmann et de M. Bücherer sur les rayons β des corps radioactifs et surtout les mesures très précises de MM. Ch.-Eug. Guye et Lavanchy sur les rayons cathodiques (formés d’électrons animés de grandes vitesses) ont prouvé que la masse de l’électron augmente avec sa vitesse, conformément à la loi prévue Dans ces dernières expériences la loi est vérifiée jusqu’à des vitesses allant jusqu’à la moitié de la vitesse de la lumière.
La structure des raies spectrales. — L’expérience prouve que les raies du spectre de l’hydrogène ne sont pas simples ; chacune d’elles est en réalité constituée par une série de composantes extrêmement rapprochées, dont deux sont particulièrement intenses.
Un modèle d’atome, proposé par M. Bohr (un seul électron négatif tournant autour d’un électron positif dans le cas de l’hydrogène) rend compte du spectre de l’hydrogène, mais l’application de la dynamique classique conduit à prévoir seulement des raies simples.
M. Sommerfeld a établi que la dynamique de la relativité rend compte exactement, qualitativement et quantitativement, de la structure complexe des raies de l’hydrogène ainsi que de la structure des spectres de rayons X. On peut considérer comme établi que la mécanique nouvelle est seule applicable aux mouvements intra-atomiques. C’est là une des plus intéressantes vérifications du principe de relativité.
La signification de l’expérience de Michelson. — On présente souvent l’expérience de Michelson comme la base du principe de relativité et beaucoup de personnes objectent qu’il est scabreux de bâtir une pareille théorie sur une expérience dont le résultat a été négatif.
Il est essentiel de faire remarquer que ce n’est pas sur l’expérience de Michelson qu’il faut fonder la théorie de la relativité. Cette théorie est basée sur les formules de Lorentz, c’est-à-dire sur les lois de l’électromagnétisme car les formules de Lorentz sont implicitement contenues dans les équations de Maxwell : c’est le fait que ces lois ont été vérifiées par des expériences d’une extraordinaire précision et doivent être conservées quand on change de système de référence qui est la base inébranlable de toute la théorie. L’expérience de Michelson a joué un rôle considérable, parce qu’elle a d’abord appelé l’attention sur la discordance entre l’expérience et les prévisions déduites des lois de la mécanique ; on a ensuite reconnu les causes profondes de ce désaccord. Si maintenant on donne à l’expérience de Michelson son véritable sens, on constate qu’elle vient simplement se joindre aux autres vérifications expérimentales.
La relativité généralisée et la loi de la gravitation d’Einstein nous apporteront des vérifications plus remarquables encore que celles qui viennent d’être indiquées.