En 1856, grâce à un héritage laissé par son père, il peut consacrer tout son temps à étudier dans un laboratoire privé qu'il aménage à Londres.
Photo de William Crookes extrait de A History of Science (1904)
Caricature de Sir William Crookes (1832-1919) tenant en main un de ses tubes à vide qui porteront son nom
Recherches en physique et en chimie
Ce tube de Crookes est rempli d'un gaz à basse pression. Une tension électrique élevée est appliquée entre la cathode (à l'extrémité gauche) et l'anode (à l'extrémité du coude sous le tube). À la cathode, cette tension fait naître un faisceau d'électrons qui se déplacent en ligne droite (la faible lueur bleue au centre du tube), tant qu'ils ne heurtent pas d'atomes de gaz. À la droite, une pièce métallique en forme de croix de Malte bloque en partie ce flux d'électrons, ce qui crée une ombre à l'extrémité droite. Les autres électrons frappent le fond du tube et le rendent en partie luminescent (lueur vert pâle). Dans le coude sous le tube, le gaz s'illumine (lueur bleu) au passage des électrons déviés, collectés par l'anode[1].
De 1850 à 1854, alors qu'il est assistant à l'université et bien qu'ayant eu comme maitre l'un des inventeurs de la chimie organique, il s'intéresse au sélénium dont il découvre et décrit de nouveaux composés (les sélénocyanides) ;
1861 : alors qu'il travaille sur la spectroscopie, il découvre un nouvel élément chimique qui possède une raie d'émission vert clair dans son spectre. Il appelle cet élément le « thallium » (du grec ancienthallos, : « pousse verte »). Ceci consolide sa réputation, ce qui lui permettra d'être membre de la Royal Society deux ans plus tard (en 1863).
1873 : Crookes est intrigué par les équilibres se produisant dans le vide lors de ses travaux sur le thallium. En 1875, pour étudier ces équilibres ainsi que la lumière et le rayonnement dans le vide, il conçoit (en 1875) le radiomètre de Crookes (aujourd'hui vendu comme gadget). C'est un système de pales, chacune noircie d'un côté et polie en miroir de l'autre, qui est mis en rotation lorsqu'il est exposé à l'énergie rayonnante. Crookes n'a cependant pas pu expliquer correctement ce phénomène apparent d'attraction et de répulsion résultant du rayonnement.
1878 : Lors de ses investigations sur la conduction de l'électricité dans des gaz à faible pression, il découvre que si la pression est abaissée, la cathode semble émettre des rayons lumineux. Ces rayons ont été appelés « rayons cathodiques », c'est-à-dire des jets d'électrons libres. Cette propriété est utilisée dans des dispositifs d'affichage à rayons cathodiques, comme les tubes de télévision. Le tube de Crookes utilisé dans la technique des rayons X lui doit son nom.
1879 : Il commence à publier sur la matière radiante (qu'on sait aujourd'hui être un rayonnement d'électrons libres ou plasma qu'il a exploré au moyen de divers dispositifs ad hoc). Ceci fait de Crookes un pionnier dans l'usage des tubes à vide, peu après l'invention des pompes à vide, et l'un des premiers scientifiques à étudier ce qui s'appelle maintenant les plasmas.
À partir de 1880, dans son laboratoire londonien de Kensington Park Gardens, il étudie les décharges électriques quand elles se produisent dans des gaz raréfiés et observe autour des cathodes, un espace obscur qui portera son nom.
1881 : Il publie des travaux sur la spectroscopie de la « matière radiante ».
1886 : Il découvre de nouveaux éléments dans la Gadolinite.
1887 : Il publie sur la genèse des éléments.
1892 : Il s'intéresse à certaines possibilités de l'électricité (télégraphie sans fil).
1895 : Crookes identifie le premier échantillon connu d'hélium.
1898 : Il publie ses travaux sur l'azote atmosphérique.
1903 : Il s'intéresse à la radioactivité récemment découverte, par les Curie notamment. Quand le radium est découvert, il en étudie les propriétés. Il réalise la séparation de l'uranium de l'un de ses produits de transformation radioactive, qu'il nomme l'uranium-X (qui sera plus tard nommé protactinium). Il observe la dégradation progressive de la transformation des produits séparés. Il observe aussi que quand des "p-particules" sont éjectés par des substances radio-actives sur du sulfure de zinc, chaque impact de ces particules se traduit par une scintillation, une observation qui constitue la base du comptage par scintillation, méthode qui sera très utilisée dans le domaine de la physique nucléaire et de la radioactivité[2]. Ceci lui fait inventer le « spinthariscope » qui met en évidence les traces de sel de radium par phosphorescence d'un écran de sulfure de zinc.
1913 : Il conçoit, produit et teste des verres de lunettes enrichis en certains métaux pour protéger les yeux du rayonnement infrarouge et ultraviolet[3].
À une époque où la physique et la chimie ne sont pas encore distinctement séparées, Crookes est un éclectique qui a publié de nombreux articles sur la spectroscopie notamment, tout en poursuivant ses recherches sur divers sujets mineurs. En plus de divers ouvrages techniques, il a notamment écrit un traité sur les méthodes standard de l'analyse chimique (en 1871) ainsi qu'un opuscule sur les diamants (en 1909). Il a surtout écrit de nombreux textes et ouvrages de chimie et a fondé, en 1859, le journal Chemical News, qu'il dirige jusqu'en 1906.
Recherches concernant des phénomènes inexpliqués
Il s'implique à la fin de sa vie dans la Society for Psychical Research dont il est par ailleurs président, c'est-à-dire qu'il étudie les phénomènes paranormaux. Par exemple, il a procédé à des études scientifiques pour tenter de comprendre les phénomènes qui se produisent en présence des médiums Daniel Dunglas Home ou Florence Cook.
Page de titre de l'ouvrage d'études scientifiques de W. Crookes (vers 1870)
Exemples d'expérience : 1) Un accordéon neuf, acheté par Crookes, est placé dans une boite grillagée.
2) En présence de Daniel Dunglas Home, l'accordéon joue une mélodie « tout seul ». La suite de la phrase coupée en fin de page est : « Alors l'instrument continua à jouer, personne ne le touchant et aucune main n'étant près de lui ».
Sur la matière radiante (1879), trad., Forgotten Books, 2015, 44 p.
La genèse des éléments (1887), trad., Hachette Libre BNF, 2016, 62 p.
Sur la viscosité des gaz très raréfiés (1881), trad., 1882
Éléments et méta-éléments, trad., Gauthier-Villars, 1888, 37 p.
Ouvrages spirites
Discours récents sur les recherches psychiques, trad. (1903), Hachette Libre BNF, 2013, 64 p.
Recherches sur les phénomènes du spiritualisme. Nouvelles expériences sur la force psychique (1874), trad., Bibliothèque de philosophie spiritualiste moderne et des sciences psychiques, 1923
Nouvelles expériences sur la force psychique, trad., Leymarie, 1897
Médiumnité de Mlle Florence Cook, trad., Imprimerie de Juliot, 1878, 23 p.
(concernant ses activités spirites, en fin de carrière) Gabriel Delanne, Les Apparitions matérialisées des vivants et des morts, vol. 1-2. Paris, Leymarie, 1909-1911, (528 + 842 pages)
Notes et références
↑Pour plus de détails, consulter par exemple (en) Per F. Dahl, Flash of the Cathode Rays : A History of J.J. Thomson's Electron, CRC Press, , 526 p. (ISBN978-0-7503-0453-5, lire en ligne).
↑W. Crookes, "The emanations of Radium", Proceedings of the Royal Society of London, vol. 71 (1903). p. 405-408
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