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Ce n'est que dans les premières décennies du 20 siècle qu’on avait pu
ème
véritablement analyser la nature des atomes. Des philosophes avaient pres-
senti dès l’antiquité que la matière était composée de petites particules indi-
visibles, mais c'est bien plus tard seulement que le progrès des connaissances,
au cours des 18 et 19 siècles, a permis de réaliser des expériences pro-
ème
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bantes sur la nature atomique de la matière. Ces expériences ont abouti à la
conception de plusieurs modèles d’atomes, le modèle de Thomson, le mo-
dèle de Rutherford, et le modèle de Bohr.
Puis la mécanique quantique a révisé la conception de l’atome. Cette
théorie, complexe mais capable d’expliquer de nombreux phénomènes phy-
siques, induisait des bases de représentations nouvelles de la micro-structure
de la matière. Chaque atome est alors apparu comme constitué de trois types
de particules : les électrons, les protons et les neutrons. Les deux premières
portaient une charge électrique de quantité identique mais de signe opposé.
Les neutrons, par contre, ne portaient pas de charge électrique. Dans un
atome, les protons et les électrons étaient présents en nombre égal, de sorte
que la charge totale soit équilibrée. Les protons et les neutrons y formaient
un noyau autour duquel orbitaient un ou plusieurs électrons, attirés et équi-
librés par la charge positive des protons.
Mais selon la mécanique quantique, les électrons n'étaient pas des grains
décrivant des orbites circulaires autour d'un noyau (comme le présentaient
les premiers modèles de Rutherford et de Bohr). Ils ont pu s’analyser en-
suite comme des nuages de charges électriques. Ce qui impliquait qu’on ne
pouvait pas être sûr de la position de l’électron comme on pouvait l’être de
celle d’une planète tournant autour d’un Soleil. On ne pouvait tenter d’éta-
blir que s’il était plus ou moins probable que l’électron se trouve à une
distance possible du noyau, dans une couche du nuage virtuel.
D'autre part, la matière avait beaucoup évolué au cours du temps.
Certains atomes avaient été fabriqués il y a des milliards d’années, y com-
pris dans les tout-premiers instants de l’Univers. D’autres avaient été pro-
duits dans le cœur d’étoiles, désintégrées ensuite par leur propre explo-
sion, qui avaient disséminé leurs éléments dans l’espace. Ceux-ci avaient
réussi à se regrouper çà et là par gravité, pour former de nouvelles étoiles,
et des planètes, jusqu’aux êtres vivants, dans un grand brassage énergé-
tique cosmique permanent. Mais quelle que soit leur origine, la classifica-
tion des atomes connus avait pu être schématiquement basée sur le
nombre de protons et d’électrons qu’ils contenaient. Par exemple, un
atome d’hydrogène contenait un proton (dans le noyau) et un électron,
alors qu’un atome d’oxygène contenait 16 protons et 16 électrons.

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