Clifford G. Shull ne s’est pas contenté de s’intéresser aux atomes. Il a compris comment les voir à l’aide de particules invisibles qui se glissent à travers des objets solides comme des fantômes.

Né à Pittsburgh en 1915, Shull est devenu l’une des figures les plus importantes de la physique du XXe siècle. Il est décédé à Medford, dans le Massachusetts, en 2001. Mais son héritage perdure chez tous les scientifiques des matériaux qui ont besoin de savoir ce qui se passe à l’intérieur d’un alliage métallique ou d’un réseau cristallin.

En 1994, il partage le prix Nobel de physique avec Bertram N. Brockhouse. Le prix récompense une avancée spécifique : les techniques de diffusion de neutrons. Plus précisément, la diffraction des neutrons.

Ce n’était pas seulement de la théorie. C’était un outil. Et cela a changé notre façon d’analyser la matière.

La méthode des particules fantômes

Pour comprendre pourquoi le travail de Shull est important, il faut comprendre le problème de la lumière. La lumière visible a une longueur d’onde. Les atomes sont plus petits que cette longueur d’onde. Vous ne pouvez donc pas voir des atomes individuels avec un microscope standard. C’est comme essayer de sentir la forme d’un grain de sable tout en portant des gants de cuisine.

Shull a utilisé des neutrons.

Les neutrons n’ont pas de charge électrique. Ils ne rebondissent pas sur les électrons comme le font les électrons. Ils traversent les nuages ​​d’électrons entourant les atomes. Cela les rend parfaits pour sonder le noyau et la structure atomique elle-même.

La méthode de Shull était élégante. Il a pris un faisceau de neutrons d’une seule longueur d’onde. Il l’a tiré sur un matériau. Les neutrons frappent les atomes de ce matériau. Ils se sont dispersés.

Le motif résultant a été enregistré sur un film photographique. Ce modèle révélait les positions relatives des atomes. C’était comme obtenir une empreinte digitale pour une matière.

D’Oak Ridge au MIT

Le cheminement de carrière de Shull n’était pas linéaire. Il a obtenu son B.S. du Carnegie Institute of Technology en 1937. Puis son doctorat. de l’Université de New York en 1941.

Mais le véritable travail a eu lieu aux Oak Ridge National Laboratories, dans le Tennessee.

De 1946 à 1955, Shull a travaillé sous la direction d’Ernest O. Wollan. Wollan a été le pionnier de la recherche sur la diffusion des neutrons. Shull a construit sur cette fondation. Il ne s’est pas contenté de reproduire l’œuvre. Il l’a affiné.

Il a démontré la diffraction magnétique. C’était énorme. Cela a permis aux scientifiques de voir comment les moments magnétiques étaient organisés dans les matériaux. Cela a contribué à expliquer la supraconductivité et d’autres phénomènes magnétiques.

Il a également aidé à développer des instruments pour l’analyse cristallographique de routine. Avant Shull, la diffraction des neutrons était une expérience de niche. Après lui, c’était un outil standard.

Pourquoi c’est toujours important

Shull a déménagé au Massachusetts Institute of Technology (MIT) en 1955. Il y est resté jusqu’à sa retraite en 1986. Il a enseigné. Il a fait des recherches. Il n’a cessé de repousser les limites de ce qui pouvait être mesuré.

Aujourd’hui, les techniques de diffusion de neutrons sont utilisées partout.

  • Ils aident à concevoir de meilleures batteries.
  • Ils analysent les contraintes dans les ailes d’avion.
  • Ils étudient les structures protéiques pour le développement de médicaments.

Le principe de base n’a pas changé. Un faisceau de neutrons frappe un échantillon. Les neutrons diffusés nous indiquent où se trouvent les atomes.

Mais les candidatures ont explosé.

Shull nous a montré que si vous ne pouvez pas voir quelque chose avec