« L’horloge » radioactive et les découvertes de Rutherford

Les éléments radioactifs sont instables et se désintègrent en d’autres éléments, tout en émettant des rayonnements alpha, bêta et gamma. Rutherford découvre que les rayonnements alpha sont constitués de noyaux d’hélium et que d’importantes quantités d’énergie sont émises lors de ces désintégrations.

Le temps pour qu’une quantité donnée d’un élément radioactif se désintègre de manière à ce qu'il n'en reste plus que la moitié est constant : c’est la demi-vie. Cette régularité fait de la radioactivité une horloge extrêmement fiable et utilisable pour la datation des roches.

Si on connaît la proportion initiale d'éléments radiogéniques, le rapport éléments radioactifs (père) sur éléments radiogéniques (fils) ne dépend que du temps : il constitue une horloge.

Ainsi, en 1904, Rutherford attribue à un échantillon de roche un âge de 40 millions d’années, âge qu’il révise l’année suivante à 140 millions d’années, puis à 500 millions d’années en 1906.

Ces découvertes concernant l’énergie phénoménale produite par les désintégrations radioactives ont permis de conforter la théorie évolutionniste de Darwin, pour qui la Terre se refroidissant au cours du temps ne pouvait maintenir une température propice à la vie et à son évolution lente pendant une période suffisamment longue pour avoir permis tous les changements observés (archives fossiles). Ainsi, s’il existe une autre énergie thermique produite par la radioactivité, la température mettra plus de temps à diminuer. Dès 1904, Rutherford estime que la quantité importante d’énergie thermique générée par la radioactivité dans la croûte terrestre signifierait que l’âge de la Terre est beaucoup plus élevé que ce que l’on pensait auparavant.