À l’intérieur de l’atome

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 Avez-vous déjà vu un enfant jouer avec des Lego ou d’autres jeux de construction ? Beaucoup d’entre eux ont passé des après-midi entières à empiler et à assembler ces briques – en plastique ou en bois – pour créer des formes et des structures qui leur passent par la tête. Dans leur monde imaginaire, peut-être construisent-ils des buildings dans une ville animée, ou les murs et les tourelles d’un château.


 

Lorsque le Dieu créateur a conçu le monde réel qui nous entoure, Il fit exactement la même chose. Toute la substance matérielle de notre univers – depuis les étoiles géantes jusqu’aux mèches de cheveux qui tombent sur le front des enfants – est construite à partir d’une panoplie de très petites « briques » appelés atomes.

Les atomes sont tellement petits qu’ils ne peuvent être vus qu’au moyen de microscopes électroniques, mais une fois assemblés, ils forment la substance de toute la matière que l’on retrouve dans l’univers et leur design atteste de l’existence d’un Ingénieur suprême du cosmos. En entrant dans le monde des atomes, que pouvons-nous apprendre sur leur Créateur ?

Un monde infinitésimal

Quelle est la taille d’un atome ? Imaginez que vous puissiez réduire la taille du point à la fin de cette phrase. Eh bien, vous devriez encore le réduire beaucoup, beaucoup, beaucoup plus pour atteindre la taille infinitésimale des atomes, qui mesurent à peu près un dix-millionième de millimètre ! Le point à la fin de cette phrase pourrait contenir environ 3 millions d’atomes !

En fait, un morceau de sucre peut contenir un nombre d’atomes équivalent à l’ensemble des étoiles de l’univers entier. La petitesse de l’atome dépasse l’imagination !

Cependant, cet échantillon infinitésimal de matière n’est pas un objet inutile, sans traits caractéristiques. Cet humble atome possède une structure précisément conçue qui en fait la brique idéale pour construire l’univers qui nous entoure.

Cependant, si nous zoomons davantage – pour qu’un atome fasse la taille d’un terrain de football – nous avons la surprise de voir que l’intérieur de l’atome est majoritairement constitué de vide ! Mais nous trouvons en son centre un élément essentiel de la structure atomique : le noyau. En agrandissant un atome à la taille d’un stade, son noyau aurait la taille d’un petit pois ! C’est pourtant ce noyau microscopique qui donne à chaque atome ses caractéristiques fondamentales.

Protons et neutrons

Le noyau d’un atome contient deux sortes de particules subatomiques : les protons chargés positivement et les neutrons qui ont une charge neutre. Les éléments chimiques se distinguent par le nombre de protons dans leur atome. Un atome d’hydrogène a seulement un proton. Un atome d’oxygène en a 8 et un atome de carbone en a 12. L’atome naturel le plus grand est l’uranium avec 92 protons.

En physique, les charges « similaires » se repoussent et les charges « opposées » s’attirent, sur le même principe que celui des aimants. Cependant, cette loi ne s’applique pas à l’intérieur même du noyau d’un atome ! Ce phénomène physique fondamental, appelé « force nucléaire forte », permet de lier les neutrons et les protons ensemble afin qu’ils ne s’éloignent pas les uns des autres. Ensemble, ils forment un noyau stable qui donne à chaque atome un « cœur » minuscule mais essentiel.

Alors que le noyau définit l’identité et les propriétés de l’atome, les couches extérieures sont composées de particules chargées négativement : les électrons. Autrefois, on pensait qu’ils évoluaient autour du noyau comme les planètes autour du soleil, mais on a découvert que les électrons se déplacent de façon beaucoup plus remarquable, en sautant de part et d’autre du noyau au sein de « couches » bien définies, en fonction de leur niveau d’énergie et selon les lois de la mécanique quantique.

C’est l’attraction entre les différentes charges – la charge positive des protons et la charge neutre des neutrons – qui lie les électrons à l’atome et les maintient en « orbite » autour du noyau, donnant à l’atome sa forme et sa structure.

Puisque les électrons se déplaçant dans leur couche forment la pellicule extérieure de l’atome, ils jouent un des rôles les plus cruciaux dans la chimie. Par exemple, lorsque deux atomes d’hydrogène se combinent avec un atome d’oxygène, ils forment une molécule d’eau (dont la formule est H2O). C’est l’échange des électrons de la couche extérieure qui crée le lien puissant entre les atomes pour former cette molécule d’eau.

Les briques de construction de l’univers

Cet exemple montre combien l’intérieur de l’atome est finement assemblé, faisant de lui une remarquable « brique ». L’attraction entre les protons et les électrons doit être suffisamment forte pour que les électrons ne s’éloignent pas de l’atome, mais en même temps elle doit être suffisamment faible pour que les électrons externes puissent interagir avec d’autres atomes afin de créer des liens chimiques qui façonnent le monde autour de nous.

Les atomes sont une merveille d’ingénierie de précision à bien des égards ! Le physicien Stephen Hawking écrivit dans son best-seller, Une brève histoire du temps : « Les lois de la physique, nous le savons aujourd’hui, contiennent beaucoup de nombres fondamentaux, comme la charge électrique de l’électron et le rapport des masses du proton et de l’électron […] Le fait remarquable est que la valeur de ces nombres semble avoir été finement ajustée pour rendre possible le développement de la vie » (éditions Flammarion, page 162, traduction Isabelle Naddeo-Souriau).

Si l’atome était différent de la création précisément ajustée qu’il est, alors les étoiles, la chimie, la matière – et nous-mêmes – serions probablement absents de notre création ! Heureusement, les atomes sont une merveille d’ingénierie et de design – ils sont composés de protons, de neutrons et d’électrons qui se déplacent et interagissent dans une danse précise et complexe, mise en musique par les lois de la physique !

Le résultat de ce mouvement subtil de particules et de forces – l’atome – est une « brique » magistrale que Dieu a inventée et utilisée de manière à créer le remarquable univers qui nous entoure ! Tout ce que nous voyons – depuis le granite froid et austère du massif du Mont-Blanc jusqu’aux yeux brillants d’un enfant – est composé de ces petites merveilles appelées atomes. L’ingéniosité de leur design est véritablement un hommage au Dieu qui les a créés.

Alors que l’apôtre Paul pensait assurément au monde des esprits lorsqu’il a écrit l’exhortation suivante, nous ne pouvons pas nous empêcher de penser également au rôle fascinant de ces minuscules briques atomiques dans la création qui nous entoure : « C’est par la foi que nous reconnaissons que l’univers a été formé par la parole de Dieu, en sorte que ce qu’on voit n’a pas été fait de choses visibles » (Hébreux 11 :3).

Faits d’une merveilleuse manière !

Le roi David s’émerveilla de la conception remarquable de son corps en déclarant à Dieu : « J’ai été fait d’une étrange et merveilleuse manière » (Psaume 139 :14, Ostervald). La connaissance durement acquise par les chimistes et les physiciens au cours des siècles nous apprend que l’émerveillement de David ne cesse de croître de nos jours au sein de la communauté scientifique. Non seulement nous sommes faits de manière étrange et merveilleuse, mais le « matériau » qui nous compose est lui-même une merveille de conception.

En admirant la magnificence d’un ciel étoilé, en observant l’immensité de l’univers et les étoiles qui s’y trouvent, nous pouvons ressentir la grandeur de notre Créateur ! Mais l’atome nous enseigne que l’empreinte de notre Créateur est également présente à l’échelle la plus petite et la plus minuscule qu’il soit possible d’imaginer.

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