English version
Tout commence en fait en 1895 avec la decouverte d'un professeur prussien,
directeur de l'Institut de physique de Wurzburg:
Wilhelm Roentgen.
Le 8 Novembre 1895, ayant recouvert d'un carton noir
un appareil
qu'il utilisait pour etudier les phenomenes electriques, il s'apercoit qu'un ecran
placé a proximite devient fluorescent. De plus, sa main passant
derriere l'ecran fait apparaitre
l'ombre de ses os!
Tres intrigue, il repete ses experiences pendant tout le mois de decembre, n'en parlant a personne, confiant seulement a sa femme que ce qu'il etudie fera croire qu'il est devenu fou! Ce n'est qu'a la fin du mois de decembre qu'il publie un court article annoncant une nouvelle retentissante: l'existence d'un rayonnement etrange et inconnu et que l'on appela donc tres vite "rayons X". Cette decouverte lui vaut le premier prix Nobel de physique en 1901.
Aujourd'hui, ces rayons X sont connus comme etant
une forme particuliere de lumiere,
c'est a dire des photons de grande energie, au-dela meme de
l'ultra-violet.
Cette decouverte fait l'effet d'un coup de tonnerre parmi les physiciens et
Roentgen est demande un peu partout
pour faire des demonstrations sur les rayons X.
Deplacements "mediatiques" qu'il refusera pratiquemment tous.
Deux ou trois ans plus tard, il delaisse l'etude des rayons X.
Son role s'acheve ici.
Henri Poincare, tres excite, fait une communication sur la decouverte de Roentgen,
lors de la seance hebdomadaire de l'Academie des Sciences.
Henri Becquerel
est present et decide d'etudier
l'existence d'une possible relation entre le phenomene de fluorescence
et ces fameux rayons X. Il etudie alors la fluorescence des sels d'uranium.
Une fois exposés a la lumiere du soleil (donc aux ultra-violets)
ces sels sont capable de reemettre de la
lumiere visible: c'est ce que l'on appelle la fluorescence.
Becquerel sort donc ses sels d'uranium au soleil, puis les place contre des plaques photo recouvertes d'un carton noir. Le developpement des plaques lui montre alors que les sels d'uranium ont emis des rayons X, seuls capables d'impressionner les plaques photo a travers un carton noir. Les materiaux fluorescents seraient-ils aussi emetteurs de rayons X?
La semaine suivante, le ciel est couvert sur Paris.
Impossible d'exposer les sels d'uranium.
Becquerel range donc son uranium et
ses plaques photographiques protegees de papier noir
dans un tiroir. Par chance le soleil ne se montre pas pendant plusieurs jours.
et les plaques restent dans le tiroir pendant plusieurs jours.
Finalement, Henri Becquerel decide quand meme
de developper ces plaques vierges qu'il n'avait pas exposees aux sels d'uranium
fluorescents. Stupefait, il constate que
les plaques sont impressionnees.
Un nouveau type de rayonnement emis par
l'uranium non fluorescent est passe au travers du papier noir. L'ombre de
la croix de cuivre que Becquerel avait placee entre l'uranium et les plaques
est visible: le nouveau rayonnement ne l'ont pas traversee.
A quelques centaines de metres du Jardin des Plantes ou travaille
Becquerel, une jeune polonaise,
Marie Sklodowska
vient d'epouser
Pierre Curie,
alors chef des travaux de l'Ecole de Physique et de Chimie de Paris.
Elle travaille avec lui
dans son petit laboratoire.
Dix-huit mois plus tard, elle soutient sa these sur les rayons "uraniques"
decouvert par Henri Becquerel. Elle montre que, comme l'uranium, le thorium est radioactif.
Et, en juillet 1898, avec l'aide de Pierre, elle isole une nouvelle substance
bien plus radioactive que l'uranium et qu'elle appelle le polonium.
Puis, a partir de plusieurs tonnes de minerai de pechblende, Pierre et Marie extraient
a la main quelques milligrammes d'une autre susbstance, 2.5 millions de fois plus radioactive
que l'uranium: le radium.
Pour cette decouverte, Pierre et Marie Curie recoivent le prix Nobel de physique
en 1903. Quelques annees plus tard, Marie Curie, desormais seule apres la mort
de Pierre en 1906, isole le radium sous forme metallique grace a un procede
electrolytique et recoit le prix Nobel de chimie, en 1911.
Un kilo de radium libere en 1600 ans plus
de 60 milliards de Joules, l'equivalent grossierement
de la consommation electrique d'un parisien en un an!
D'ou vient donc cette energie considerable qui sort de la matiere comme par
enchantement?...
Marie Curie emet l'hypothese que des rayons
inconnus baignant l'univers peuvent etre absorbes par le radium qui renvoie ensuite
cette energie sous forme de radioactivite. Aujourd'hui, nous parlons d'interaction
faible et d'interaction forte pour expliquer la radioactivite des noyaux atomiques,
mais l'idee de Marie etait originale et reapparaitra peut-etre
un jour...?
La suite de l'histoire est faites de longues et patientes etudes
jalonnees de nombreux progres fondamentaux dans la comprehension de la matiere.
Rutherford,
Chadwick, les Curie et Villard montrent que la radioactivite
est de trois types: des noyaux d'helium (rayons alpha),
des electrons (rayons beta), ou des photons energetiques (rayons gamma).
Puis James Chadwick montre
en 1914 que le spectre du rayonnement beta
(distribution de l'energie de l'electron emis)
est continu, ce qui contredit le principe
de conservation de l'energie!... Ceci aboutit a l'hypothese d'une nouvelle particule emise
avec l'electron du rayonnement beta:
le neutrino.
Wolfgang Pauli
invente cette particule en 1930 pour sauver le principe
de conservation de l'energie et
Enrico Fermi
la baptise en 1933.
Le le neutrino
ne sera detectee qu'en 1956 par F. Reines et C. Cowan.
Le noyau atomique fut decouvert autour de 1911 grace, entre
autres, a Rutherford, Geiger et Marsden.
Sa connaissance progresse a une vitesse prodigieuse: en 1932, James
Chadwick decouvre le neutron, tandis qu'Irene et Frederic
Joliot-Curie,
l'ayant observe, ne l'avaient pas reconnu comme une nouvelle particule.
Plus tard, apprenant que le prix Nobel a ete decerne a Chadwick pour la
decouverte du neutron,
Rutherford dira, selon E. Segre:
"Pour le neutron, c'est Chadwick tout seul.
Les Joliot-Curie sont tellement brillants qu'ils le meriteront
vite pour quelques chose d'autre!".
En 1934, Irene et Frederic Joliot-Curie decouvrent la radioactivite artificielle, accomplissant un immense pas en avant vers l'utilisation et le controle de la radioactivite. Pour cette decouverte, ils recoivent tous deux le prix Nobel de chimie en 1935.
Jusqu'a present, on trouvait des noyaux atomiques radioactifs dans la nature: c'etait la radioactivite naturelle. Depuis Rutherford, on savait meme que cette radioactivite naturelle changeait un noyau en un autre noyau, par exemple le radium devenait peu a peu du plomb. On pourrait dire que ce n'etait pas le plomb qui se changeait en or mais l'or qui se changeait en plomb! Toutefois, ces changements de matiere n'etait pas controlable. On ne pouvait pas fabriquer l'element chimique que l'on voulait, comme le revaient les alchimistes... Mais grace a Irene et Frederic Joliot-Curie, le reve allait devenir un peu realite.
Ils furent les premiers a montrer que l'humanite pouvait fabriquer de facon controlee des noyaux atomiques radioactifs. En bombardant avec des particules alpha (noyaux d'Helium) une feuille d'aluminium, ils fabriquerent du phosphore radioactif, un isotope du phosphore stable qui n'avait jamais ete observe dans la nature. Ils le demontrerent en isolant chimiquement le phosphore produit avant qu'il ne se desintegre en silicium par radioactivite. La creation d'un element radioactif n'existant pas a l'etat naturel est ce que l'on appelle la creation de radioactivite artificielle.
En 1938, certains physiciens commencent a percevoir
les possibilites de l'energie nucleaire
(injustement baptisee energie atomique).
Hahn et Strassmann, deux physiciens allemands, montrent que le noyau d'uranium fissionne.
Quelques mois plus tard, Joliot-Curie et ses collegues Halban et Kowarski
detectent l'emmission de neutrons lorsqu'un noyau d'uranium
fissionne. Frederic Joliot-Curie prevoit meme deja les enormes ressources energetiques
que cela pourrait apporter a l'humanite.
Toute sa vie, il ne cessera de lutter pour que
seules les applications pacifiques de l'energie nucleaire soient utilisees.
En 1948, grace a la volonte et a l'energie de Joliot, la premiere pile nucleaire
francaise, nommee Zoe, demarre. Elle s'est arretee en 1976, devenue depuis
un musee retracant l'histoire du nucleaire depuis Pierre et Marie Curie.
Aujourd'hui, pres de 80% de l'electricite francaise
provient de l'energie nucleaire. Le probleme des dechets radioactifs n'est toujours pas
regle correctement, mais depuis 1994, de serieux travaux sont en cours au CNRS et au CERN,
entre autres, pour montrer la faisabilite d'un couplage entre
accelerateur de particules et reacteur nucleaire fonctionnant avec du thorium au lieu de
l'uranium. Cela produirait moins de dechets radioactifs a long temps de vie et
permettrait peut-etre un jour "l'incineration" des dechets les plus radioactifs
(au lieu de les enterrer a 1 km sur la surface terrestre).
Mais cet episode de l'histoire de la radioactivite s'est aussi termine avec la premiere bombe nucleaire qui explosa le 16 juillet 1945 dans le desert d'Alamogordo, pres de Los Alamos, et qui aurait fait dire a Robert Oppenheimer, directeur du projet Manhattan, regardant l'explosion: "Dieu nous pardonne, nous avons cree pire que l'enfer". Ce changement radical de notre siecle, qui eut pour horreurs les deux bombes de 1945 larguees sur des etres humains, s'est produit grace a la decouverte de la radioactivite. Mais ne blamons pas l'inventeur des allumettes quand les pyromanes ne savent pas s'en servir.
La radioactivite et les rayons X servent aujourd'hui en medecine, en biologie,
en archeologie, en geologie, dans la restauration d'oeuvres d'art,
pour la conservation des aliments, etc...
Et nous pouvons esperer que de
nouvelles possibilites d'applications benefiques verront le jour a l'avenir,
Cela est vrai a la seule condition que scientifiques et responsables
soient capables de garder sagesse dans la science et dans l'utilisation de ses decouvertes.
Didier Verkindt
