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Les travaux du Pr Robert Moon avec les Solides de Platon

Les polyèdres du noyau atomique selon Robert Moon

En 1986, le Pr Robert J. Moon (physicien et chimiste étasunien, 1911 – 1989) proposa un autre type de modèle nucléaire. Il tient compte seulement des protons, laissant de côté les neutrons, donc les isotopes.

Moon est frappé par les résultats des mesures de conductivité électrique faites en 1980 par le physicien allemand Klaus von Klitzing (né en 1943). Dans ses expériences, Klitzing prend un ruban de divers matériaux conducteurs, les refroidit à basse température et les met sous l’influence d’un champ magnétique. Il constate que leur conductivité ne varie pas de façon continue avec la température, mais par des sauts (phénomène nommé effet Hall quantique). La conductivité est quantifiée.

Pour le Pr Moon, les phénomènes de quantification sont la manifestation des propriétés de l’espace, pas seulement celles du matériau. Or les polyèdres de Platon représentent des symétries particulières de l’espace, et selon Moon, ils doivent être introduits dans son modèle.

Les 5 polyèdres de Platon
Merci à Robert Ferréol et Alain Esculier
cubeoctaèdreicosaèdredodécaèdretétraèdre
Cube
6 carrés
8 sommets
Octaèdre
8 triangles
6 sommets
Icosaèdre
20 triangles
12 sommets
Dodécaèdre
12 pentagones
20 sommets
Tétraèdre
4 triangles
4 sommets

L’œuvre du Pr. Robert J. Moon

Robert J. Moon, docteur en physique et chimie physique, fut dans les années 1930/40 un pionnier en physique des particules et de l’énergie nucléaire. Il construisit le deuxième cyclotron au monde, introduisant de nombreuses améliorations par rapport à celui de E.O. Lawrence. Il a joué un rôle important dans le projet Manhattan pendant la deuxième guerre mondiale, en résolvant le problème de la modération de la fission nucléaire par le graphite. Après la guerre, il construisit le premier microscope à balayage de rayons X, et mena des recherches d’avant-garde dans le domaine de la biophysique.

Son approche du noyau atomique s’écarte des considérations de ses contemporains, qui sont liés exclusivement aux expériences de diffraction de Rutherford. Moon remarque que les calculs de Rutherford, qui font encore foi de nos jours, ne tiennent pas compte de l’accélération des particules chargées. Moon se sert de certains aspects négligés des théories électrodynamiques de André-Marie Ampère et de Wilhelm Weber.

Wilhelm Eduard Weber (physicien allemand, 1804 – 1891) a démontré que deux particules de même charge électrique, par exemple deux protons du noyau, qui normalement se repoussent, peuvent aussi s’attirer lorsqu’elles sont suffisamment proches, en-dessous d’une distance maximale. Une telle association de deux particules, appelée paire de Weber, est stable dans un mouvement d’oscillation le long de la ligne droite qui les relie. Pour les protons, la distance maximale est de 3×10-16 cm. Il est donc inutile d’inventer l’existence d’une force nucléaire pour justifier la stabilité d’un assemblage de protons.

Laurence Hecht (directeur de 21th century science and technology magazine) a étendu les travaux de Moon en incorporant les neutrons dans le modèle nucléaire. Pour lui, comme pour Moon, le principe d’indétermination et l’introduction excessive du hasard dans les approches de Niels Bohr, Wolfgang Pauli et Werner Heisenberg ont eu pour conséquences dévastatrices le rejet du principe de causalité en physique et l’abandon de la recherche de principes d’ordonnancement de l’univers. Moon, Hecht et Stevens sont revenus à de tels principes en s’inspirant de l’électrodynamique de Gauss, Ampère et Weber.

Les polyèdres sont des volumes, tels que le cube ou le tétraèdre, qui sont délimités par des faces planes. Les polyèdres de Platon sont des polyèdres réguliers convexes qui peuvent s’inscrire dans une sphère. Convexe signifie qu’ils n’ont pas de creux, contrairement à un polyèdre étoilé. Tous les côtés et tous les angles d’un polyèdre régulier sont égaux. On dénombre 5 polyèdres de ce type.

Dans son modèle, Moon utilise quatre des cinq polyèdres de Platon, assemblés par emboitement les uns dans les autres. Les protons sont placés successivement aux sommets de chacun des polyèdres de cette structure.

Au centre se tient le cube. Il comporte 8 sommets. Le remplissage en protons correspond aux éléments depuis l’hydrogène (Z=1) jusqu’à l’oxygène (Z=8).

Autour du cube vient s’imbriquer un octaèdre avec 6 sommets. Cela génère les éléments depuis le fluor (Z=9) jusqu’au silicium (Z=14). Ensuite vient se placer l’icosaèdre avec 12 sommets supplémentaires, du phosphore (Z=15) au fer (Z=26). Enfin le tout est entouré d’un dodécaèdre, avec 20 sommets, du cobalt (Z=27) au palladium (Z=46). Au-delà, il faut accoler sur une face commune une deuxième structure semblable, ce qui nous conduit à l’uranium (Z=92).

Pr Robert MoonLe modèle polyédrique nucléaire de R. Moon
Le Pr. Robert J. Moon vers 1986Structure géométrique du noyau atomique de Robert Moon
Du centre vers la périphérie: le cube (jaune), l’octaèdre (rouge), l’icosaèdre (vert) et le dodécaèdre (bleu).
© A. Boudet, d’après un dessin original de
Nouvelles avancées, par Laurence Hecht, revue Fusion, 1987

Les périodicités qui se révèlent dans le modèle de Moon sont 8 (oxygène), 6 qui, par addition donne 14 (8+6, le silicium), 12, qui donne 26 (8+6+12 – fer), et 20 qui donne 46 (8+6+12+20 – palladium).

Si nous nous reportons à la courbe des volumes atomiques classés par numéro atomique croissant (voir en annexe), on constate que ces éléments se trouvent aux minimums ou quasi-minimums des volumes atomiques. Cela suggère qu’ils correspondent à une compactification maximum, lorsqu’un polyèdre est complètement plein. De même en ce qui concerne les susceptibilités magnétiques, on peut noter que l’oxygène, le fer et le palladium se trouvent aux maximums de la courbe.

Sources: Le tableau périodique et Mendeleïev, site web la chimie.net; Tableau périodique des éléments, site wikipédia; Tableau périodique des éléments dans le site web tableau-periodique.fr; Tableau périodique des éléments dynamique, par Michael Dayah; Who was Robert J. Moon?, 21st century science and technology magazine; The geometric basis for the périodicity of the elements, Laurence Hecht, 21th century, may-june 1988; Robert J. Moon: On how he conceived his nuclear model, 1987 presentation, 21th century magazine, fall 2004; Modèle géométrique du noyau atomique: nouvelles avancées, Laurence Hecht, revue Fusion n°84, janvier 2001

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