Les magiciens de l’atome



La voie ouverte par Henri Becquerel et Marie Curie provoqua un véritable bouleversement dans les milieux scientifiques : la physique et la chimie allaient en être profondément modifiées. À la suite des deux pionniers, un grand nombre de scientifiques ont apporté leur contribution à la connaissance de l’atome. La plupart virent leurs efforts couronnés par un prix Nobel de physique ou de chimie. Ces avancées scientifiques majeures, comme la découverte de la radioactivité artificielle en 1934, se sont immédiatement doublées d’une prise de conscience des risques liés à la radioactivité. Les essais effectués par Pierre Curie sur lui-même en 1904, puis la leucémie développée par Marie Curie amenèrent les chercheurs à envisager effets et dangers de la radioactivité. Dans cette voie, les premières méthodes de radioprotection furent mises en place, accompagnées de la mise en œuvre de mesures et seuils de protection.


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  • Wilhelm Conrad Röntgen
    (1845 – 1923)

    Expérience et expérimentation
    Les grandes découvertes, si elles proviennent parfois d’intuitions géniales, sont le plus souvent le produit d’expérimentations.
    Les résultats expérimentaux sont le socle du savoir scientifique et permettent de sortir du domaine des hypothèses pour atteindre celui de la vérité.
    La découverte des rayons X par Wilhelm Conrad Röntgen ne fait pas exception. Au départ il ne s’agit pour Röntgen que de copier l’expérience de son prédécesseur Phillipp Lenard afin d’observer le comportement des rayons cathodiques. Mais l’expérience le met vite sur une autre piste : Röntgen remarque, sur un écran fluorescent laissé à l’écart, un rayonnement parasite. Il répète l’expérience et décide de changer quelques variables afin de comprendre le phénomène ; il éloigne l’écran, intercale plusieurs éléments entre le tube de Crookes qui génère le rayonnement et l’écran. Certains éléments arrêtent facilement les rayons alors que d’autres sont traversés par eux.
    Grâce à son intuition, mais aussi grâce à la solidité de son approche expérimentale, Röntgen vient de découvrir les rayons X.
  • Henri Becquerel (1852-1908)

    Hasard et intuition
    En 1895, Henri Becquerel et Henri Poincaré découvrent la première image prise grâce aux rayons X. Les deux hommes font une hypothèse : ces fameux rayons qui viennent d’être découverts par Wilhelm Röntgen doivent avoir quelques similitudes avec les phénomènes de fluorescence.
    Henri Becquerel se met au travail et utilise des sels d’uranium, connus pour leur fluorescence.
    Les résultats qu’il obtient vont l’amener à découvrir un tout autre type de rayonnement, qu’il appelle rayonnement uranique.
    Or, ce fantastique résultat provient d’une attitude particulière de Becquerel : lorsque son expérience est retardée par le mauvais temps (manque de soleil), il entrepose momentanément l’uranium ainsi que ses plaques photographiques. Le lendemain, il développe tout de même les plaques.
    Pourquoi ? Intuition ? Hasard ?
    Ce geste, anodin, est révélateur de toute une démarche scientifique. Il faut pouvoir imaginer l’impensable, contre-vérifier, ne pas avoir d’à priori et dans ce cas précis, c’est cette démarche qui permet cette découverte fantastique puisqu’en développant les plaques, Becquerel découvre que, contre toute attente, elles ont été impressionnées en l’absence totale de lumière. La radioactivité vient d’être découverte. Mais il faudra attendre Marie et Pierre Curie pour qu’on l’appelle ainsi. Ils obtiendront tous les trois le prix Nobel pour cette découverte.
  • Pierre et Marie Curie
    (1859-1906 ; 1867-1934)

    Obstination et ingéniosité
    Dans le couple que forment Pierre et Marie Curie, on parle le plus souvent de Marie dont la volonté, l’obstination et la force de travail sont sidérantes. Mais le rôle de Pierre Curie dans leurs découvertes communes du radium et du polonium mérite d’être souligné.
    Une des grandes qualités de Pierre est l’ingéniosité ; en effet, c’est lui qui met au point, avec son frère, l’instrument permettant de mesurer l’intensité de la radioactivité des préparations chimiques que le couple obtient à partir du minerai d’uranium, un électromètre piézoélectrique.
    Les appareils de mesure sont d’une importance capitale pour les progrès de la science, et beaucoup de découvertes scientifiques sont associées à leurs évolutions et leurs mises au point.
    Combinés entre eux, ces dispositifs donnent alors accès à des informations nouvelles conduisant à des découvertes majeures, comme c’est précisément le cas pour le radium.
  • Joseph John Thomson (1856-1940)

    Émulation et communauté d’esprit
    Vers 1880, Joseph John Thomson s’intéresse aux tubes de Crookes, et ce n’est pas le seul puisque c’est avec ce type de tube que Röntgen découvre les rayons X.
    En mettant en place des expériences avec ces tubes, Thomson va être amené à découvrir l’existence des électrons.
    Autrement dit, ces fameux tubes ont ouvert la voie à deux des grandes découvertes de la physique moderne. Ils ont été mis au point grâce aux très nombreux progrès techniques de l’époque. Dès leur apparition, beaucoup de scientifiques se sont passionnés pour les expériences qu’ils rendaient possibles.
    Aussi, il est intéressant de noter qu’une découverte scientifique est rarement produite par un individu isolé. Souvent, c’est le climat d’une époque, la disponibilité de nouveaux outils et l’enthousiasme de toute une communauté de personnes qui permet de faire ces grandes découvertes.
  • Ernest Rutherford (1871-1937)

    Contredire les pères
    Rutherford est un élève de Joseph John Thomson. Afin de confirmer les hypothèses de son mentor, il met au point plusieurs expériences. Il bombarde une feuille d’or de particules, s’attendant à ce qu’elles soient arrêtées par la feuille, mais le résultat est étrange : certaines particules sont déviées, d’autres traversent la feuille. Ces faits vont complètement à l’encontre des attentes de Rutherford : « C’est aussi peu croyable que si nous avions tiré un obus sur du papier de soie et que l’obus nous
    soit revenu en pleine figure. »
    Il faut bien se rendre à l’évidence, les atomes sont constitués en grande partie de vide. Rutherford compare l’atome à un minuscule système solaire où des électrons gravitent autour d’un noyau central. Ce modèle sera rapidement confirmé par un autre élève de Thomson, Niels Bohr.
  • Niels Bohr (1885-1962)

    Créer des images
    Si l’essentiel de l’activité des physiciens est la pensée abstraite, le calcul et l’expérimentation, il est une activité moins connue mais pourtant essentielle, c’est la création d’images, de paradigmes. Beaucoup de découvertes scientifiques sont associées à des images, des représentations qui ont souvent plus d’impact sur notre mémoire et notre représentation du monde que les découvertes elles-mêmes. Joseph John Thomson, découvreur de l’électron, avait créé une image, un modèle de l’atome qui est peu connu car il n’est pas entré dans la postérité : le pain aux raisins, où les électrons (les raisins) étaient incrustés dans l’atome.
    C’est le modèle de son élève Niels Bohr, affinant le modèle planétaire qu’avait proposé Rutherford, qui va s’imposer.
    Ce modèle est aujourd’hui remis en cause, car on ne peut pas définir le trajet des électrons comme des ellipses parfaites (en fait, on ne peut déterminer leur emplacement que de manière probabiliste), mais cette image est pourtant bien installée dans nos esprits.
  • Albert Einstein (1879-1955)

    Expérimenter par la pensée
    L’influence d’Albert Einstein s’étend bien au-delà des frontières de la physique ; son parcours atypique, son engagement pour la paix, ses phrases célèbres font qu’aujourd’hui le mythe Einstein fait écran à ses découvertes scientifiques pourtant bien réelles. Mais il faut dire que ces découvertes se placent au début d’une ère où les résultats scientifiques ne sont pratiquement plus accessibles au grand public.
    En effet, les principes mis en œuvre défient l’intuition et échappent à la construction d’images claires. Comment donc parvenir à repousser les limites de l’esprit humain et imaginer des choses inimaginables ?
    Une des facultés étonnantes d’Albert Einstein est celle de pouvoir effectuer des expériences de pensée, c’est-à-dire de simuler par la pensée un certain nombre de manipulations sur des objets abstraits et de pouvoir en imaginer le résultat.
    Lorsqu’il travaillait sur la théorie de la relativité, Einstein fit une expérience de pensée en imaginant un disque en rotation et c’est cette expérience qui lui permit de passer de sa théorie de la relativité restreinte à celle de la relativité générale.
  • Irène et Frédéric Joliot-Curie
    (1897-1956 ; 1900-1958)

    S’impliquer dans la société
    Irène et Frédéric Joliot-Curie sont entrés dans l’histoire en 1934 en créant de la radioactivité artificielle à partir de substances non radioactives, et ils n’allaient pas tarder à entrevoir les possibilités que cela engendrait. En 1939, Frédéric déposa trois brevets dont un concernait un projet de bombe.
    Après la guerre, il fut à l’origine de la création du CEA, le Commissariat à l’énergie atomique. Si les scientifiques et les chercheurs nous apparaissent souvent comme des personnes coupées du monde, absorbées par leur tâche, il faut souligner bien au contraire l’implication de beaucoup de savants dans la société et même leur influence politique importante.
    Lorsqu’en 1950 Frédéric Joliot-Curie lance l’appel de Stockholm pour l’arrêt de l’armement atomique, il est destitué de ses fonctions au CEA.

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