Reflets de la Physique n°62 jun à sep 2019
Reflets de la Physique n°62 jun à sep 2019
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°62 de jun à sep 2019

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 60

  • Taille du fichier PDF : 5,2 Mo

  • Dans ce numéro : dossier, le nouveau système international d'unités.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Evguenii Konstantinovitch Zavoïskii fut un éminent physicien expérimentateur russe. En 1944, à Kazan en URSS, il réalisa l’expérience décisive de la découverte de la résonance paramagnétique électronique (RPE). La RPE permet d’étudier la structure électronique de molécules paramagnétiques. Elle a un impact significatif en physique, chimie, minéralogie, biologie, médecine et physiologie. Avec son talent original d’expérimentateur et sa profonde intuition physique, Zavoïskii a aussi mené des recherches brillantes sur la physique nucléaire, la fusion thermonucléaire contrôlée, l’électronique physique et les phénomènes rapides. 38 Reflets de la Physique n°62 Evguenii Konstantinovitch Zavoïskii (1907-1976) et la découverte de la résonance paramagnétique électronique Alexandre Semerok (1) (alexandre.semerok@cea.fr), Edgar Soulié (2) (edgar.soulie@cea.fr) et Natalia E. Zavoïskaya (3) (1) SEARS, DEN, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex (2) Ancien ingénieur-chercheur au Département de physico-chimie du CEA/Saclay (3) Historienne, fille de E.K. Zavoïskii Sa jeunesse et les débuts de sa carrière scientifique Evguenii Zavoïskii (fig. 1), né le 28 septembre 1907 dans la ville de Moghilev- Podolski (à l’époque dans l’Empire russe, actuellement en Ukraine, à 300 km au sud-ouest de Kiev), était le troisième des cinq enfants d’un médecin militaire et d’une enseignante d’école publique. Lorsqu’il n’avait qu’un an, les activités professionnelles de son père incitèrent la famille à déménager à Kazan. Très jeune, Evguenii s’intéresse aux expériences de physique et de chimie. Ses parents (fig. 2) soutiennent et encouragent cet intérêt et cet enthousiasme. En 1919, son père Konstantin Zavoïskii meurt du paludisme à l’âge de 46 ans et, en 1921, à la fin de la guerre civile en Russie, la famille déménage à Slobodskoï (dans la région de Kirov) pour échapper à la famine qui sévit dans le pays ; elle y séjourne cinq ans. En 1926, après ses études à l’école secondaire, Evguenii passe l’examen d’entrée à l’Université de Kazan. Il participe activement aux associations physicomathématiques de l’Université. À l’instigation du professeur V.A. Ul’yanin (1863- 1931), il est envoyé à Leningrad, où il développe une nouvelle méthode de production d’ondes très courtes. En 1933, 1. Evguenii Konstantinovitch Zavoïskii en 1969. il soutient sa thèse de doctorat et devient professeur associé et titulaire de la chaire de physique expérimentale de l’Université d’État de Kazan. Dans les années 1933-1935, ses activités de recherche scientifique sont étroitement liées à la détection et à l’étude de l’interaction des rayonnements de radiofréquence élevée avec la matière. Zavoïskii fait de nombreuses expériences sur l’absorption résonnante de champs électromagnétiques
2. Famille de E. K. Zavoïskii en 1912. De gauche à droite  : Boris (1903-1937), Tatiana (1900-1978), Elizaveta Nikolaevna Zavoïskaya (née Egoroushkina-Kalashnikova, mère, 1880- 1941), Evguenii (1907-1976) et Konstantin Ivanovitch Zavoïskii (père, 1873-1919). La quatrième enfant, Vera (1910-1979), est absent et le cinquième, Viatcheslav (1916-2001), n’est pas encore né. radiofréquence par les liquides et les gaz et lance un programme d’études expérimentales sur les effets physiques et chimiques des radiofréquences ultracourtes (de longueur d’onde de l’ordre du mètre) sur la matière. Ses premières tentatives d’observation de la résonance électrique dans le domaine des radiofréquences échouent. Premières études sur la résonance magnétique nucléaire (RMN) En 1936, Zavoïskii suggère une méthode dite du « courant de grille » pour mesurer les potentiels d’excitation des atomes et des molécules [1]. Il présente les bases théoriques prouvant la possibilité d’exciter les molécules avec des électrons accélérés par des champs électriques à haute fréquence. Son modèle théorique a été validé par de nombreux résultats expérimentaux obtenus dans les gaz. Zavoïskii et son collègue Boris M. Kozyrev confirment l’effet de l’absorption de rayonnement à haute fréquence (environ 56 MHz) dans les gaz, les liquides et les liquides gelés, et ils signalent l’augmentation du taux de chauffage lorsqu’on applique un champ magnétique constant [2]. Zavoïskii et Kozyrev ont prouvé Histoire des sciences Reconstitution du spectromètre de RPE de Zavoïskii, effectuée par Igor I. Silkin, créateur et directeur du musée Zavoïskii à Kazan. expérimentalement que cet effet peut témoigner de certains processus intermoléculaires et permet de révéler la structure moléculaire détaillée. En 1940, Zavoïskii et ses collègues Semen A. Altshuler et Boris M. Kozyrev (fig. 3) montent une expérience destinée à mettre en évidence le phénomène de résonance magnétique des protons en phase condensée. Zavoïskii s’était inspiré des travaux du NéerlandaisC.J. Gorter. Ce dernier avait tenté de déterminer le moment magnétique d’un noyau par la méthode calorimétrique, sans succès [3]. Zavoïskii et ses collègues utilisent la méthode dite du « courant de grille », beaucoup plus sensible que la méthode calorimétrique de Gorter. À la place de l’eau pure, ils utilisent des solutions de sels paramagnétiques et un système d’écoulement, afin de raccourcir le temps de relaxation du proton. En juin 1941, ils observent des signaux de résonance magnétique nucléaire (RMN). Les premières expériences ne sont pas reproductibles (en raison d’un défaut d’homogénéité du champ magnétique, non identifié à l’époque). Ils décident donc de ne pas publier leurs résultats. Leurs recherches sont interrompues en 1941 à l’entrée en guerre de l’URSS. Les difficultés économiques, la pénurie de Reflets de la Physique n°62 39



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