Après mes archives sur la lutte de Plogoff, j’ai déposé, au CRBC, mes archives sur les luttes contre la base de sous-marins nucléaires de l’Île Longue. Le fonds se compose de communiqués, correspondances, coupures de presse, affiches, rapports et publications administratives ou médiatiques autour des manifestations antinucléaires, principalement dans le Finistère (Plogoff, Crozon, île Longue).
Plogoff a gagné ! En moins d’une seconde la joie explose, dans le local de Radio-Plogoff, en ce 10 mai 1981.
Pour la première fois, une résistance de cinq ans, marquée par les affrontements de six semaines d’enquête publique, a fait reculer le colosse EDF et le lobby nucléaire.
Près de 25 ans plus tard un livre, “Plogoff, un combat pour demain” retrace les étapes essentielles de cette lutte.
Il nous mène à la Pointe du Raz mais il s’inscrit également, de Malville au Larzac, dans le contexte des luttes menées en France dans les années 1970/1980.
Il parle de Three mile Island, de Tchernobyl et des risques que nous fait courir la dissémination nucléaire.
Il parle de l’effet de serre, du réchauffement climatique et rappelle l’espoir né à Plogoff d’expérimenter, à une échelle locale une politique d’économie d’énergie et de développement des énergies renouvelables.
Il rappelle les promesses non tenues et les 20 années perdues.
Ecrit, avec une volonté narrative, c’est un travail de mémoire qui, au-delà du mythe de Plogoff, cherche à situer les responsabilités politiques d’hier et d’aujourd’hui au moment où le gouvernement français relance la politique de dissémination nucléaire de la France au travers des centrales EPR (European Pressurised Réactors).
Venue trop tard, la victoire de Plogoff, malgré la solidarité active apportée aux autres sites, n’a pas permis d’infléchir le premier programme nucléaire français. Puisse l’expérience de cette lutte aider, aujourd’hui, ceux qui, à Flamanville et ailleurs reprennent le flambeau.
Alors que nous luttions contre le projet de construction d’une centrale nucléaire à Plogoff, dans la pointe du Raz, certains de ses partisans nous interpellaient : « vous luttez contre une pacifique centrale électrique, mais vous oubliez que vous avez à votre porte, à L’Île Longue, une base de sous-marins nucléaires dont les missiles sont destinés à faire des millions de morts » .
Erreur, nous n’avions pas oublié !
A peine un mois après l’élection de François Mitterrand en mai 1981, qui annonçait l’arrêt du projet de Plogoff, nous étions nombreux à manifester dans la presqu’île de Crozon pour rappeler que le nucléaire c’est aussi, et d’abord, la bombe nucléaire. Nous n’avions pas attendu que le président Macron vienne au Creuzot déclarer que « Sans nucléaire civil, pas de nucléaire militaire, sans nucléaire militaire, pas de nucléaire civil », nous le savions déjà pour bien connaître l’histoire du nucléaire en France dont le premier des objectifs avait été l’arme nucléaire. La version civile ne nous avait pas encore donné la preuve de sa dangerosité avec Tchernobyl et Fukushima par contre le militaire n’avait rien à prouver depuis Hiroshima et Nagasaki. Le message que nous voulions alors adresser à nos concitoyens a pris une inquiétante actualité avec l’agression de la Russie contre l’Ukraine.
Octobre 2018. Les délégués des États de l'ONU, réunis à Incheon en Corée du Sud avaient eu à se pencher sur le dernier rapport des scientifiques du GIEC consacré à la montée des dérèglements climatiques et au retard pris pour les contrer. A l'évidence, ce dernier rapport avait révélé aux scientifiques eux-mêmes l'étendue de la catastrophe prévisible.
Pour ne pas décourager ou démobiliser ceux et celles qui leur font confiance, ils préfèrent taire les pensées et les émotions qu'ils ne peuvent refouler quand ils quittent leur laboratoire. Plusieurs d'entre eux interrogés, par la chaîne « France Info », au moment où ils allaient publier leurs résultats, laissent pourtant parler le langage du cœur. Parmi ceux-ci Valérie Masson-Delmotte, qui a coprésidé la cession du Giec d'octobre 2018 en Corée. « C'est quelque chose qui prend une place importante dans ma vie quotidienne. C'est quelque chose qui nous tourne dans la tête tout le temps » confie-t-elle. « Il y a un peu parfois l'impression d'observer une tragédie grecque. Vous savez ce qu'il va se produire et vous voyez les choses se produire ».
« Quelque chose qui nous tourne dans la tête tout le temps », telle est aussi la place du nucléaire pour beaucoup d’entre nous. J’en suis. Comment l’oublier quand, en France, qu’il soit civil ou militaire, pas un mois sans qu’il ne s’impose dans les médias comme un nouveau Jupiter dont la foudre risque à chaque moment de s’abattre sur nos têtes.
Pourtant l’histoire du nucléaire est d’abord celle d’une fabuleuse quête, depuis les premiers moments de la « fée électricité »jusqu'à à la découverte de la radioactivité qui a provoqué une véritable révolution dans la chimie, la physique, la biologie, la médecine. Enseignant les sciences physiques en lycée, la partie du programme relatif à la physique nucléaire, m’a donné l’occasion, chaque année, de redécouvrir, avec mes élèves, les hasards et les intuitions des hommes et femmes qui ont suivi ce long cheminement qui a mené aux découvertes majeures de Becquerel et de Marie Curie. C'est ce récit que je propose de partager ici.
Mais c’est aussi en France que le désir des physiciens d’en savoir plus sur l’organisation de la matière a ouvert la boîte de Pandore qui a amené Hiroshima et Nagasaki. Comment ne pas questionner cette folie qui a conduit une poignée de pays de la Planète, dont la France, à accumuler les armes nucléaires capables de détruire l’ensemble de l’humanité.
"On peut se demander si l'humanité a avantage à connaître les secrets de la nature, si elle est mûre pour en profiter ou si cette connaissance ne lui sera pas nuisible" s'interrogeait Pierre Curie à l'occasion de la remise de leur prix Nobel à Pierre et Marie Curie en 1903. Déjà sont posés les deux moments de la tragédie nucléaire que nous souhaitons exposer ici.
Cette histoire commence il y a trois siècle avec la naissance de cette science nouvelle : l’électricité. Si l’on retient que le philosophe grec Thalès a été le premier à signaler la propriété attractive de l’ambre jaune, le véritable père de l’électricité est l’anglais William Gilbert qui a montré cette propriété dans la plupart des corps et en particulier dans le soufre et le verre. Une propriété à laquelle il a donné le nom d’électricité en référence au terme « elektron » par lequel les grecs anciens désignaient l’ambre jaune. La découverte a permis à tout un chacun de s’emparer du phénomène électrique. Le plus simple bâton de soufre ou le plus banal des tubes de verre donnent déjà de beaux effets. Mais ces matériaux se prêtent surtout à la fabrication de "machines" qui viendront compléter les "cabinets de curiosités", attraction obligatoire de toute demeure noble ou bourgeoise qui se respecte, dès la deuxième moitié du 17ème siècle. L’une d’entre elles aura une influence essentielle sur la suite de ce récit.
Machine de Hauksbee.
On connaît mal les premières années de la vie de Hauksbee ( ?-1713). Autodidacte, il est remarqué par Newton. En décembre 1703, le célèbre physicien, auteur de la loi de gravitation universelle, devient président de la Royal Society of London, la plus importante Académie scientifique anglaise. Il engage Hauksbee comme son expérimentateur principal. Jusqu’en 1705, celui-ci anime donc les séances de l’Académie. A partir de cette date il s’oriente vers l’étude de la phosphorescence "mercurielle" ou "barométrique".
À Florence, en 1643, le Evangelista Torricelli (1608-1647), en renversant un tube empli de mercure sur une cuve pleine du même métal, constate que le mercure descend dans le tube pour s'arrêter à une hauteur constante 28 pieds (76cm). Il découvre ainsi à la fois la pression de l'atmosphère et l'existence du vide. Bientôt, une observation faite de façon fortuite intrigue les physiciens. Quand on bouscule, dans l’obscurité, un tube barométrique de Toricelli, une lueur phosphorescente apparaît dans le vide libéré à la partie supérieure du tube. Au moment où Hauksbee s’attaque au problème, il est généralement admis que cette lueur provient d’une émanation du mercure. Pour sa part il choisit d’user de méthode et d’étudier les rôles respectifs du vide, du verre et du mercure.
Hauksbee emplit partiellement de mercure un ballon dans lequel il fait le vide. L’ensemble reste obscur tant que le liquide reste immobile. Il est donc clair que le vide n’est pas suffisant mais que, par contre, le frottement, provoqué par le mouvement, est indispensable. Frottement sur le mercure ou sur le verre ? A partir de novembre 1705 Hauksbee utilise, pour répondre à cette question, un montage qui fait abstraction du mercure. Il s’agit d’une sphère de verre munie de deux pièces de cuivre diamétralement opposées lui servant d’axe. Cette sphère peut être mise en mouvement rapide en la plaçant sur une machine inspirée d’un tour de menuisier. Mais sa propriété essentielle est d’avoir été conçue pour qu’on puisse y réaliser le vide. Hauksbee a pris la précaution de ménager un robinet dans une des pièces de l’axe qui peut être relié à une pompe à vide.
La machine électrique de Hauksbee. Un robinet permet d’y faire le vide
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)
La sphère, vidée de son air, est mise en mouvement et frottée par la main de l’expérimentateur. Soudain, dans l’obscurité, la sphère s’emplit d’une forte lueur diffuse. Un mur situé à dix pieds en est éclairé. Un livre tenu à proximité du globe peut être lu. Quand un doigt s’approche de la sphère, la lumière se concentre en filaments qui semblent attirés par ce doigt. La lumière diminue progressivement quand, peu à peu, on laisse entrer l’air dans le tube.
Même quand la pression atmosphérique est atteinte, on peut encore arracher quelques lueurs au globe. Elles sont externes cette fois, et se présentent sous la forme nouvelle d’étincelles. Hauksbee hésite encore mais pour Newton, la cause est entendue : La lumière ne provient ni du vide, ni du mercure mais du verre !
Nous savons à présent que, si c’est bien le verre qui est électrisé par le frottement, la lueur, elle, provient de l’air. Dans le globe "vide", il reste encore du gaz résiduel et celui-ci est "ionisé" sous l’effet du champ électrique créé par la friction du verre. Il devient, par ce fait, lumineux, à l’image du néon dans un tube d’éclairage. Naturellement cette interprétation était impossible à qui n’avait ni la connaissance de la nature de l’air, ni, à plus forte raison, de l’existence et de la constitution des atomes. Cette "phosphorescence électrique" continuera à obséder des générations de physiciens
Le relai de l’Abbé Nollet.
Parmi ceux-ci, l’abbé Nollet (1700-1770). Considéré comme le plus célèbre démonstrateur de son temps, il reprend ces expériences dans une mise en scène qui leur a assuré une durable publicité.
Expérience des vases lumineux réalisée par l’abbé Nollet
Recherches sur les causes particulières de l'électricité.
Sa méthode était plus efficace. Au lieu de frotter le récipient de verre, il l’électrisait en faisant pénétrer, à son autre extrémité, le classique canon de fer, suspendu par des cordons de soie, qui recevait l’électricité du globe de la machine électrique de sa conception. L’expérience était réalisée dans l’obscurité. Laissons parler Nollet :
"Si vous portez la main au robinet de métal qui tient à l’un des goulots du matras purgé d’air ou que vous approchiez vos doigts de la surface du verre tandis qu’on électrise le conducteur : vous verrez dans l’intérieur du vaisseau plusieurs jets d’une matière très lumineuse ; et si vous le touchez, vous apercevrez une pareille matière qui se répand dans son épaisseur, à peu près comme une huile imprégnée de phosphore." (Nollet, leçons de physique expérimentale). Notons que le terme de phosphore ne fait ici nullement référence à l’élément chimique dont la découverte en Europe date de la fin du 17ème siècle mais de façon générale, en accord avec l’étymologie grecque, à tout "porteur de lumière". Pour Nollet, l’expérience indique qu’il est "très probable que la matière électrique est la même que celle du feu et de la lumière".
Bien plus tard, Faraday (1791-1867), en Angleterre, s’intéresse à son tour au phénomène. Il utilise un tube muni de deux électrodes à ses extrémités et dans lequel il peut faire le vide. Quand le vide n’est pas poussé à son maximum, une lueur l’emplit dès que les électrodes sont reliées à une source de haute tension. Poussant plus loin le vide, il observe une frange sombre dans la colonne lumineuse du côté de l’électrode négative (la cathode). Cette zone sans lumière s’élargit quand le vide augmente. Cette observation sera mise à profit par son compatriote William Crookes.
William Crookes et la matière radiante.
L’étude des décharges dans les gaz raréfiés prend une nouvelle vigueur avec William Crookes (1832-1919). Le savant britannique est déjà célèbre pour son radiomètre. L’appareil est encore commercialisé, souvent sous forme de curiosité. C’est un rotor léger, constitué par un ensemble de quatre plaques carrées dont l’une des faces est blanche et l’autre noire. Placé dans une ampoule vide de son air, le rotor tourne sous l’action de la lumière. Crookes en avait fait un usage scientifique, en particulier pour la mesure des radiations invisibles comme les radiations infrarouges.
Crookes accepte la théorie cinétique des gaz proposée par Bernoulli. Celui-ci considère les gaz comme formés de molécules se déplaçant en ligne droite mais changeant rapidement de direction à l’occasion des chocs avec les autres molécules ou les parois des vases les contenant. Dans les tubes de Faraday, Crookes fait l’hypothèse que les molécules se chargent d’électricité au contact de la cathode et en sont violemment repoussées. Si le vide est insuffisant elles rencontrent rapidement d’autres molécules, la violence du choc se traduisant par une émission lumineuse.
Si on pousse le vide, la trajectoire rectiligne des molécules, perpendiculairement à la surface de l’électrode, s’allonge et un espace sans lumière apparaît. Celui qui avait déjà été observé par Faraday. Un vide très poussé, comme celui auquel parvient Crookes, fait même disparaître tout effet lumineux à l’intérieur du tube. Seul est visible l’impact du faisceau sur le verre qui s’éclaire à l’endroit où il le rencontre.
Pour mettre en évidence l’existence de ce jet invisible, supposé être constitué de molécules, Crookes a l’idée de leur opposer des obstacles. Un montage célèbre est celui d"une roue à palettes montée sur des rails de verre. Soumise au rayonnement, elle tourne et avance. On peut choisir le sens du mouvement en choisissant l’électrode alimentée.
On peut aussi placer dans le tube un écran fluorescent, par exemple recouvert de sulfure de carbone. Placé légèrement incliné le long du trajet du faisceau, il le rend visible. Le montage est encore présent dans nos lycées pour l’étude des rayonnements cathodiques.
Autre méthode : présenter sur le trajet du faisceau un obstacle dont l’ombre se verra sur l’extrémité élargie du tube. Le tube muni d’une croix inclinable à volonté deviendra un équipement classique des laboratoires.
Il résulte de cette étude une observation qui mériterait explication : les particules suivent un trajet rectiligne toujours perpendiculaire à la surface de la cathode. La place de l’anode n’a aucune influence. Il ne s’agit donc pas d’un "courant électrique" passant d’une électrode à l’autre mais d’un phénomène de type nouveau qui sera désigné par le terme de "rayonnement cathodique".
Le 16 janvier 1880 Crookes exécute ses expériences devant la Société française de physique. Elles laissent les spectateurs perplexes. Le rayonnement est dévié par l’approche d’un corps chargé d’électricité et se comporte comme constitué de particules chargées d’électricité négative. Mais il est également dévié par un aimant comme le serait un courant électrique. Alors, flux de charges électriques ou courant d’électricité ?
Deux pinceaux parallèles sont créés à partir de deux cathodes voisines. Vont-ils se repousser car constitués de particules de même charge ou s’attirer comme le font deux courants électriques de même sens ? Ils se repoussent, ce sont donc des particules chargées d’électricité et non des courants électriques tels que pouvait les décrire Ampère.
Mais quel type de particules ? Ces expériences se font dans des tubes où le vide est extrême. Crookes a mis au point des machines "pneumatiques" qui permettent de faire un vide particulièrement poussé. En les faisant fonctionner longtemps (jusqu’à quinze jours) il arrive à un vide qu’il estime à un millionième d’atmosphère. Les particules chargées ne peuvent donc pas être des molécules d’air résiduel. Crookes imagine un quatrième état de la matière, la "matière radiante", dont une des caractéristiques sera cette propagation rectiligne à partir de la cathode
Il faudra attendre la fin du siècle avec J.J. Thomson et la découverte de l’électron pour trouver une explication du phénomène acceptable par l’ensemble du monde scientifique.
Thomson et la découverte de l'électron.
Joseph John Thomson (1856-1940) est né près de Manchester. Après ses premières années de scolarité dans cette ville il rejoint le Trinity College à Cambridge où il effectue de brillantes études de mathématiques appliquées à la physique. Nourri des théories de Maxwell, qui a été son professeur, il imagine, dès 1883, un modèle présentant l'atome sous la forme de tourbillons d'éther entrelacés. L'année suivante il est nommé professeur de physique expérimentale à Cambridge et placé à la tête du "Cavendish Laboratory" dans lequel, avant lui, Maxwell et Rayleigh avaient développé de rigoureuses pratiques expérimentales liées à la détermination des standards nécessaires au développement de l'industrie électrique comme, par exemple, la détermination de la valeur de l'ohm étalon initiée par le congrès international des électriciens de 1881.
J.J. Thomson est, quant à lui, plutôt attiré par la physique théorique. Ses premières réflexions sur la structure des atomes l'amènent à orienter le laboratoire vers l'étude des décharges électriques dans les gaz, étude dans laquelle son compatriote Crookes s'était déjà illustré. Le sujet de la nature des "rayons cathodiques" est alors l'objet de controverses entre les physiciens britanniques qui les considèrent comme constitués de particules chargées et les physiciens allemands qui y voient des ondes électromagnétiques se propageant dans l'éther. Héritier, à la fois, de Crookes et de Maxwell, Thomson se place ainsi au centre du conflit.
Parmi ses collaborateurs Thomson compte de précieux expérimentateurs comme Ernest Rutherford ou Charles Thomson Rees Wilson qui a mis au point une "chambre à condensation" dans laquelle de fines gouttelettes de brouillard se forment autour des particules de gaz ionisé. La mesure de leur vitesse de chute dans un champ électrique permettra d'en mesurer la charge et la masse.
En 1897, Thomson publie un article, devenu célèbre qui fait le point sur leurs premiers travaux. Après Perrin en 1895, il y décrit les rayons cathodiques comme formés de "corpuscules" arrachés aux atomes. Mesurant le rapport de leur masse à leur charge, il estime qu'ils ont une masse deux mille fois plus petite que celle de l'atome d'hydrogène et qu'ils sont animés d'une vitesse de l'ordre de 200 kilomètres par seconde. Plus tard le physicien allemand Emil Wiechert estimera cette vitesse entre le dixième et le cinquième de la vitesse de la lumière soit entre 30 000 kilomètres et 60 000 kilomètres par seconde. Par ailleurs la chambre de Wilson sera mise à contribution pour confirmer la faible masse de ces particules et mesurer leur charge électrique. Ces "corpuscules" seront plus tard désignés par le nom d'électrons, un terme initialement créé par le physicien irlandais George Johnstone Stoney pour désigner "l'atome d'électricité" intervenant dans les électrolyses.
Ces "électrons" ont cependant du mal à s'imposer tant leurs propriétés semblent extraordinaires. Un article de la revue "La Nature", daté de 1898, estime que leur énergie pour un seul gramme de matière rayonnée serait équivalente à celle de "10 000 trains de cent tonnes marchant à près de 100 kilomètres-heure". Pour la première fois les atomes révèlent la formidable réserve d'énergie que recèle leur structure. La conviction du monde scientifique sera finalement acquise quand on mettra en évidence l'existence de ces mêmes électrons dans l'effet photo-électrique puis dans le rayonnement radioactif.
Le tube de Crookes est présent dans tous les laboratoires, petits ou grands, de l'ensemble de l'Europe. Plusieurs chercheurs, dont Hertz, avaient mis en évidence l'existence d'un rayonnement sortant du tube à partir de la zone d'impact des rayons cathodiques sur le verre. Ce rayonnement pensaient-ils ne pouvait être que de nature lumineuse. Une lumière particulière capable de traverser une fine plaque d'aluminium et d'impressionner une plaque photographique placée derrière elle.
Lénard, élève et préparateur de Hertz perfectionne la méthode en utilisant un tube fermé par une mince feuille d'aluminium. Le tube lui même est enfermé dans un cylindre métallique afin que la phosphorescence provoquée par le rayon cathodique à l'intérieur du tube ne viennent pas perturber l'observation. Par ce moyen il vérifie la possibilité d'impressionner un papier photographique enfermé dans une boîte ou de rendre lumineux un écran fluorescent placé à quelque distance.
Il approche de très près une découverte d'importance. C'est son collègue Wilhelm Röntgen qui sera à ce rendez-vous.
Röntgen et les rayons X.
Wilhelm Röntgen (184(-1923) est professeur à l'université Julius Maximilian de Würzburg en Allemagne. L'observation qu'il révèle en décembre de l'année 1895 va rapidement faire le tour de l'Europe.
«Si on laisse passer la décharge d'une grosse bobine de Ruhmkorff à travers un tube à vide et que l'on recouvre le tube d'un manteau suffisamment ajusté de carton noir mince, écrit-il, on voit alors, dans la pièce complètement obscure, qu'un écran de papier recouvert de platinocyanure de baryum, amené à proximité de l'appareil, s'illumine fortement et devient fluorescent lors de chaque décharge. Cette fluorescence est encore visible à deux mètres de l'appareil. On est rapidement convaincu que cette fluorescence provient de l'appareil à décharge et d'aucun autre endroit de la conduite électrique.»
Il constate alors que ces rayons, jusqu'alors inconnus et qu'il baptise pour cette raison rayons "X", sont si pénétrants qu'ils sont capables non seulement de traverser l'air mais aussi le verre, le papier, le bois. L'observation a déjà été faite mais Röntgen réalise une expérience inédite qui parle immédiatement à l'imagination. S'il place sa main entre le tube et l'écran. Il en voit alors distinctement l'ombre et aperçoit également celle, plus claire, de ses os. Voir à travers le corps humain, quoi de plus merveilleux ? On est bien loin des austères observations de laboratoire !
En recevant le rayonnement sur une plaque photographique encore plus sensible que l'oeil humain, il prouve que tout ceci n'est pas une illusion et il en laisse une trace qu'il peut immédiatement diffuser dans l'Europe entière.
Méticuleux, Wilhelm Röntgen va rester seul dans son laboratoire durant, dit-on, sept semaines pour multiplier les observations. Quand il publie ses premiers clichés, et en particulier la photo d'une main féminine, celle de son épouse, portant une bague, c'est une véritable frénésie qui s'empare des laboratoires tous équipés du matériel qui permet de les reproduire dans l'instant.
L'épopée des Rayons X.
Dès lors nous allons suivre l'avancée fulgurante des applications imaginées pour ces rayons inconnus à travers les articles de "La Nature" (revue de vulgarisation scientifique fondée en 1873 par Gaston Tissandier) . Elles recouvrent, dès les premiers mois, l'ensemble des applications actuelles. Nous constaterons que l'exaltation détruit tout réflexe de précaution.
Décembre 1895. Annonce de la découverte des rayons X de M. le professeur Wilhelm Conrad Röntgen.
Février 1896. Un premier article dans la revue "La Nature" avec la photographie du squelette d'une main. "Est-il nécessaire d'insister sur les immenses applications de cette nouvelle découverte ?" écrit l'auteur de l'article, " La possibilité de voir à travers le corps humain donnera au médecin un puissant moyen d'investigation. Un os brisé montrera toutes ses esquilles, que l'on pourra rechercher à l'endroit précis où elle se trouvent ; une balle, une aiguille même révélera sa présence par l'ombre qu'elle projettera sur l'écran ou sur la plaque sensible."
Mars 1896. Annonce de premiers usages médicaux des rayons X. Une balle est repérée dans une main blessée, une fracture de la jambe non consolidée est observée.
Mai 1896. La méthode se perfectionne. De superbes "radiographies" sont proposées.
Les ustensiles contenus dans une trousse de couture
ou le "squelette" de coquillages.
Juin 1896. Une nouvelle est arrivée d'Amérique. Le célèbre Edison a mis au point un fluoroscope qui permet d'observer directement à travers les corps. Un écran sensible est placé à l'extrémité d'une "chambre noire" dans laquelle l'observateur plonge le regard. Il suffit donc d'un tube de Crookes et de cette boîte pour que chacun puisse observer les os de sa propre main placée sur l'écran et irradiée par la lampe placée en face.
Edison précise bien que la réussite dépend de la puissance du tube de Crookes utilisé, c'est-à-dire du vide réalisé. Ce sont donc des rayons X de forte intensité qui viennent frapper l'observateur et en particulier son visage et ses yeux.
Une nouvelle version du fluoroscope de Edison, plus commode, est proposée pour les médecins. Comme la première, elle expose fortement l'utilisateur.
La douane également s'en équipe.
Septembre 1896. Un homme a reçu une balle dans la tête mais il n'en est pas mort. Une radiographie localise la balle après {{"sept quarts d'heures de pose"}} qui ont fatigué le patient et interdit une autre prise de vue. On annonce aussi la radiographie d'une enfant nouveau né. De quoi faire frémir le lecteur contemporain quand on sait que l'exposition à une source intense de rayons X a duré plus de une heure. On observera bientôt les enfants à naître au sein même de leur mère !
Par une radioscopie des poumons d'un homme atteint de pleurésie, il a été possible d'étudier l'évolution de la maladie. La tuberculose osseuse ou pulmonaire, maladie caractéristique de l'époque, sera bientôt la cible privilégiée des auscultations par rayons X.
Octobre 1896. Encore une balle. Cette fois c'est dans la tête d'un enfant. Le tube à rayons X a été placé à ½ pouce du crâne des l'enfant. La pose a duré une heure.
L'intérêt de la communication réside dans la suite de l'article titré : "Action dépilatoire des rayons X". L'auteur explique : "au bout de 21 jours après l'expérience, les cheveux se mirent à tomber à l'endroit de pénétration des rayons X sur un diamètre de deux pouces à peu près ; la peau est saine ; le malade n'éprouve aucune douleur ; il n'y avait là aucune lésion". Nulle inquiétude chez l'auteur qui propose, en guise de conclusion, d'utiliser cette méthode rapide et commode pour la dépilation.
Les rayons X, le dernier cri de la mode.
Une bobine de Ruhmkorff, un tube de Crookes, un écran fluorescent ? Quoi de plus simple qu'un équipement pour rayon X, d'autant plus que plusieurs fabricants se disputent un marché qui promet d'être juteux.
Ils offrent eux mêmes des démonstrations et ouvrent des cabinets de radiologues où leurs assistantes tiennent souvent le rôle du cobaye. (Elles découvriront bientôt les effets de ces expositions répétées.
Mais c'est dans la rue que le succès devient le plus fort. De grands magasins attirent leur clientèle avec les deux spectacles du moment : le cinématographe et les rayons X.
Le grand chic pour un magasin de chaussures consiste à radiographier le pied de leurs clientes.
Le revers de la médaille.
Novembre 1896. Un premier article titré : "les méfaits des rayons X". Le témoin a été démonstrateur en rayons X pendant l'été à Londres. Il a, donc, payé de sa personne pendant tout l'été à raison de plusieurs heures par jour d'exposition. Il témoigne :
"Dans les deux ou trois premières semaines je n'en ressentis aucun inconvénient mais au bout de quelque temps apparurent sur les doigts de ma main droite de nombreuse tâches foncées qui perçaient sous la peau. Peu à peu elles devinrent très douloureuses ; le reste de la peau était rouge et fortement enflammé. Ma main me faisait si mal que j'étais constamment obligé de la baigner dans de l'eau très froide… ". Une pommade calme momentanément la douleur mais " l'épiderme s'était desséché, il était devenu dur et jaune comme du parchemin et complètement insensible ; je ne fus donc pas surpris lorsque ma main se mit à peler".
Bientôt la peau puis les ongles tombent, les doigts enflent, les douleurs sont incessantes,
"j'ai perdu trois épiderme de la main droite et un de la main gauche, quatre de mes ongles ont disparu de la main droite et deux de la gauche et trois autres sont prêts à tomber. Pendant plus de six semaines j'ai été incapable de faire quoi que ce soit de ma main droite et je ne puis tenir une plume que depuis la perte de mes ongles… "
Le journaliste, rédacteur de l'article se veut cependant rassurant. Ce récit dit-il " pourrait effrayer quelques personnes qui tiennent à leur peau et les éloigner pour toujours du tube producteur des mystérieux rayons, c'est pourquoi nous croyons devoir insister sur le fait que les premiers désordres se sont produits après plusieurs semaines d'une exposition quotidienne d'un tube assez puissant pour permettre les démonstrations publiques."
Février 1897. Les médecins ont découvert ce qui sera l'un des usages essentiel des rayons X : on peut détecter une affection pulmonaire et en particulier une tuberculose par une radioscopie.
Un médecin détecte une tuberculose au dernier stade chez un jeune homme de 20 ans. Son père ayant entendu parler de cobayes tuberculeux guéris après exposition aux rayons X, demande de faire appliquer le traitement à son fils.Le patient est soumis à une heure d'exposition aux rayons X chaque matin pendant plus d'un mois. On s'est assuré au préalable du fait que les rayons produits étaient suffisamment pénétrants. Même si la peau de sa poitrine doit subir de multiples brûlures, l'état du malade s'améliore au point qu'on le considère bientôt comme guéri. L'a-t-il été définitivement ? Cette exposition a-t-elle eu des effets secondaires ? Nous ne le saurons pas.
Mai 1897. Deux expérimentateurs qui utilisent les rayons X depuis un an signalent l'effet produit sur leurs mains. L'épiderme s'est épaissi, les poils sont tombés, les ongles se sont exfoliés au point que l'on craint de les voir tomber.
Ce n'est qu'un début. Bientôt les plaies ne cicatrisent plus. Des cancers apparaissent sur les parties exposées. Il faudra amputer les doigts puis les membres de manipulateurs trop assidus. Ce sera souvent insuffisant et l'issue en sera fatale.
Des mesures de précaution sont préconisées. Dès 1904 un praticien américain conseille d'améliorer les tubes par l'usage d'une enceinte imperméable aux rayons X; de verre au plomb devant les écrans d'observation, d'une protection pour les opérateurs. On commence à comprendre les mécanismes de l'action des rayons X sur les cellules vivantes.
Mais bientôt ce sera la guerre 14/18 et l'usage massif des rayons X dans les infirmeries de campagne. "A la guerre, comme à la guerre" est une slogan bien connu. Les précautions viendront plus tard !
C'est en 1921 que Stanley Melville, pionniers des Rayons X et atteint par des lésions, propose la création en Angleterre du "British X-Ray an Radium Protection Committee". Celui ci émet des recommandations généralement ignorées par les radiologues qui les trouvent incommodes.
En 1925 se tient à Londres le premier "Congrès International de Radiologie" qui met en place une commission internationale de protection à laquelle adhèrent la Grande Bretagne, les Etats Unis, la France, l'Allemagne, l'Italie, la Suède. Les recommandations portent à la fois sur les rayons X et les radiations radioactives, désignés globalement sous le terme de "rayonnements ionisants", dont les effets ont été reconnus similaires.
Un monument à la mémoire des victimes des radiations
Le Professeur allemand, Hans Meyer, directeur d'une revue de thérapie par les rayonnements prend l'initiative d'un "Monument à la mémoire des victimes des radiations". Il est inauguré en 1936 au voisinage du Pavillon Roentgen de l'hôpital St-Georg, à Hambourg.
Sur une colonne il porte le nom de 159 victimes dont la mort pour cause d'irradiation est certifiée. La dédicace est de celles qui s'inscrivent sur les monuments aux morts de la dernière guerre.
"Aux radiologues de toutes les nations : médecins, physiciens, chimistes, techniciens, laborantins et infirmières qui ont fait don de leur vie dans la lutte contre les maladies de l'humanité. Ils ont héroïquement préparé la voie à une utilisation efficace et dépourvue de dangers des rayons X et du Radium ! Les oeuvres des morts sont immortelles."
En ce début d'année 1896, les rayons X sont au centre des débats des sociétés savantes de toute l'Europe. En France, l'Académie des Sciences s'intéresse du plus près à un autre sujet, celui des corps "phosphorescents", c'est-à-dire ayant la propriété, qui est celle du phosphore blanc, d'émettre de la lumière après y avoir eux-mêmes été exposés.
Il a déjà été remarqué que certains corps phosphorescents émettaient une lumière capable d'impressionner une plaque photographique à travers son enveloppe de papier. La phosphorescence serait-elle liée à une émission des mêmes rayons X que ceux découverts par Röntgen ? Telle est la question que se posent plusieurs académiciens. Parmi eux Henri Becquerel.
Henri Becquerel : la découverte.
Henri Becquerel (1852-1908) est issu d'une lignée de physiciens. Son père, Edmond Becquerel, est considéré comme le découvreur, en 1839, de l'effet photovoltaïque dont le principe est utilisé dans les capteurs solaires qui devraient produire une part de plus en plus importante de l'énergie électrique "renouvelable" de notre futur. Ancien élève de l'Ecole Polytechnique, il y est professeur lui-même depuis 1895. Dans cette période de son activité de recherche, il s'intéresse à la phosphorescence, reprenant ainsi l'un des sujets d'étude de son père, et en particulier à celle des sels d'uranium.
L'Uranium a été découvert dans la pechblende en 1789 par le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth et isolé en 1841 par Eugène Peligot. Difficile à obtenir en tant que métal il est essentiellement utilisé pour les propriétés colorantes de ses sels, en particulier pour colorer le verre. Il est aussi remarquable pour la phosphorescence de certains de ses composés.
Lors de la séance de l'Académie des Sciences du 2 mars 1896, qui suit de très près l'annonce de la découverte des rayons de Röntgen, plusieurs intervenants font état de rayons pénétrants émis par certains verres fluorescents. Henri Becquerel qui utilise un sel phosphorescent de sulfate double d'uranium et de potasse affirme avoir observé des radiations qui, non seulement sont susceptibles de traverser certains métaux, tels que l'aluminium et le cuivre, mais sont encore actives 150 heures après que le sel ait été exposé à la lumière. Il imagine que le sel d'uranium agit comme condensateur d'un rayonnement présent dans la lumière incidente et qui serait ensuite lentement restitué. En cette fin de 19ème siècle le principe de la conservation de l'énergie est solidement établi. L'énergie radiante qui provient des sels d'uranium doit nécessairement provenir d'une source externe.
Lors de la séance du 9 mars Becquerel démontre que ces radiations déchargent les corps électrisés et aussi qu'elles peuvent être réfléchies. A la séance du 23 mars il rend compte de l'efficacité du nitrate d'urane, autre sel d'uranium, comme "condensateur de lumière". A la séance du 30 mars 1896 il fait connaître les différences qu'il a observées entre les "radiations de phosphorescence" et les radiations Röntgen. Pour évaluer leurs activités respectives il utilise un électromètre et des plaques photographiques. Il constate que les "radiations phosphorescentes" traversent aisément le cuivre et le platine qui arrêtent les rayons X. De même le quartz totalement opaque aux rayons X se laisse facilement traverser par les radiations issues des sels d'uranium. Pour résumer : les radiations issues des sels d'uranium sont bien plus pénétrantes que les rayons X !
Séance du 18 mai : La séance reste un des grands moments de l’Académie des Sciences. Becquerel annonce que des sels d'uranium contenus dans des enveloppes de plomb épaisses de plusieurs millimètres, hermétiquement closes et enfermées depuis plus de trois mois dans des boîtes de carton noir placées elles mêmes dans une chambre noire, agissent sur des plaques photographiques disposées sur les enveloppes de plomb. Ni la fluorescence, ni l'exposition à la lumière ne sont donc nécessaires pour observer le rayonnement de l'uranium et de ses sels.
Séance du 23 novembre 1896. Becquerel n'a pas fait d'autre communication depuis la réunion du 18 mai. Il s'est occupé à vérifier ses premières observations. La relation qu'en donne la revue La Nature témoigne de la rigueur de sa démarche : "M. Becquerel confirme aujourd'hui ses premières expériences en faisant connaître les résultats fournis par des sels d'urane enfermés depuis le mois de mars dans une double enveloppe de plomb, placée elle-même dans la chambre noire. La boîte intérieure est divisée en deux compartiments par un papier noir tendu parallèlement au fond de la boîte. Une disposition convenable permet de glisser, au-dessous de cette feuille de papier, un châssis muni d'une plaque photographique. Enfin les substances étaient posées sur une plaque de verre, au-dessus du papier noir ; elles étaient de plus enfermées dans des petits tubes, en forme de cloche, scellés à la paraffine sur la lame de verre, de façon à éviter l'action possible des vapeurs. Il a développé la plaque le 7 novembre, après huit mois. L'épreuve montre très nettement l'effet des radiations".
Ce luxe de précautions contraste avec la légende, si souvent répétée, d'un Becquerel découvrant la radioactivité par hasard en développant une plaque photographique oubliée dans un tiroir à proximité d'un minerai d'uranium.
Cette année 1896 mérite d'être marquée d'une pierre blanche. Les rayons X sont à peine découverts qu'un nouveau rayonnement, celui de l'uranium, révèle à la fois son existence et son originalité.
Le phénomène attend, à présent, d'être expliqué.
Marie Curie : premières hypothèses.
Marie Sklodowska, jeune polonaise récemment mariée à Pierre Curie, a choisi de prendre, pour sujet de thèse, la découverte de Becquerel. Elle dispose pour cela d'un précieux instrument : l'électromètre à quartz piézoélectrique mis au point par Pierre Curie.
La piézo-électricité a été découverte en 1880 par Pierre Curie et son frère Jacques qui constataient que certains cristaux produisaient un courant électrique lorsqu'ils étaient soumis à une action mécanique, pression ou étirement. Le quartz, qui est aujourd'hui l'élément essentiel des montres et horloges électroniques, en était le meilleur exemple.
Nous ne décrirons pas le fonctionnement de l'électromètre à quartz. Disons simplement qu'il permet de mesurer, avec une extrême précision, les effets électriques du rayonnement, déjà décrits par Becquerel. Sa possession était un élément essentiel pour qui s'attaquait à l'étude du nouveau rayonnement.
A partir d'avril 1898 Marie Curie fait connaître ses premiers résultats. Une note sur les "Rayons émis par les composés de l'uranium et du Thorium" est présentée par Lippmann à la séance du 12 avril 1898 de l'Académie des sciences.
" J'ai étudié, écrit-elle, la conductibilité de l'air sous l'influence des rayons de l'uranium, découverts par M. Becquerel, et j'ai cherché si des corps autres que les composés de l'uranium étaient susceptibles de rendre l'air conducteur de l'électricité." Recherche logique, de même que "l'électricité" a pris son essor quand l’anglais William Gilbert a pu montrer qu'elle n'était pas uniquement la propriété de l'ambre, il importait de savoir, avant toute étude complémentaire, si la "radioactivité" (l'expression est de Marie Curie) ne se limitait pas à l'uranium.
Dans le laboratoire de l'Ecole municipale de Physique et de Chimie de Paris où elle mène ses recherches, elle avait pu rassembler une collection de sels et d'oxydes prêtés par différents laboratoires de recherche parisiens. Ses mesures confirment d'abord la propriété de l'uranium : "Tous les composés de l'uranium étudiés sont actifs et le sont, en général, d'autant plus qu'ils contiennent plus d'uranium".
Elles montrent surtout que l'uranium n'est pas un cas isolé : "Les composés du Thorium sont très actifs. L'oxyde de Thorium dépasse même en activité l'uranium métallique". Et même : " les rayons émis par le thorium sont plus pénétrants que ceux émis par l'uranium". Il existe donc dans la nature une nouvelle classe de corps, les corps "radioactifs", qui méritent d'être recherchés et étudiés.
Une observation annonce d'ailleurs de nouvelles découvertes : "Deux minéraux d'uranium : la pechblende (oxyde d'urane) et la chalcolite (phosphate de cuivre et d'uranyle) sont beaucoup plus actifs que l'uranium lui-même. Ce fait est très remarquable et porte à croire que ces minéraux peuvent contenir un élément beaucoup plus actif que l'uranium."
Sans attendre les résultats de cette recherche, Marie Curie émet aussi une première hypothèse concernant le mécanisme de la radioactivité qui s'inspire encore de la phosphorescence : "on pourrait imaginer que tout l'espace est constamment traversé par des rayons analogues aux rayons de Röntgen mais beaucoup plus pénétrants et ne pouvant être absorbés que par certains éléments à gros poids atomique, tels que l'uranium et le thorium." Franchir le pas et imaginer un rayonnement tout simplement issu du minéral est encore trop difficile.
Le Polonium.
Le 18 juillet 1898 une nouvelle communication "Sur une substance nouvelle radio-active, contenue dans la pechblende" signée de Pierre et de Marie Curie est lue par Becquerel à la séance de l'Académie des Sciences. Pour la première fois l'expression "substance radio-active" apparaît dans le langage scientifique. Le concept de "radioactivité" est né.
Si les auteurs n'hésitent pas à baptiser ainsi une propriété qui ouvrira une nouvelle branche de la physique c'est que leurs récentes études les ont mis en face d'une réalité nouvelle.
Ils rappellent d'abord l'observation de Marie Curie sur l'activité des certains minerais d'Uranium plus élevée que celle du métal lui-même et sur l'hypothèse d'y trouver un nouveau corps. : "Nous avons cherché à isoler cette substance dans la pechblende, et l'expérience est venue confirmer les prévisions qui précèdent" annoncent-ils.
Leur méthode consiste à faire subir au minerai une laborieuse série de réactions classiques de purification. La liste détaillée de ces opérations prouve, à la fois, l'obstination et la compétence des deux auteurs et de leur équipe. La série de manipulations aboutit à un mélange ne contenant plus que du Bismuth associé à un nouveau corps radioactif dont les propriétés chimiques, voisines de celles du Bismuth, ne permettent plus l'extraction par les procédés chimiques classiques.
Par un procédé physique pratiqué sur les sulfures du mélange, ils obtiennent finalement la séparation des deux corps : " On chauffe les sulfures dans le vide dans un tube de verre de Bohême vers 700°. Le sulfure actif se dépose sous forme d'enduit noir dans les régions du tube qui sont à 200°-300°, tandis que le sulfure de bismuth reste dans les parties chaudes." Dès ces premières manipulations les procédés d'enrichissement en matières radioactives sous forme chimique ou sous forme physique annoncent les méthodes qui seront développées à l'avenir.
Le résultat est probant : "En effectuant ces diverses opérations, on obtient des produits de plus en plus actifs. Finalement nous avons obtenu une substance dont l'activité est environ 400 fois plus grande que celle de l'uranium.
Nous avons recherché, parmi les corps actuellement connus, s'il en est d'actifs. Nous avons examiné des composés de presque tous les corps simples ; grâce à la grande obligeance de plusieurs chimistes, nous avons eu des échantillons des substances les plus rares. L'uranium et le thorium sont seuls, franchement actifs, le tantale l'est peut-être très faiblement.
Nous croyons donc que la substance que nous avons retirée de la pechblende contient un métal non encore signalé, voisin du Bismuth par ses propriétés analytiques. Si l'existence de ce nouveau métal se confirme, nous proposons de l'appeler polonium, du nom du pays d'origine de l'un de nous."
A n'en pas douter, les auteurs ont déjà l'assurance qu'un nouveau corps, fortement radioactif, viendra s'inscrire dans le tableau des éléments, proposé par le Russe Mendeleïev trente ans plus tôt. La découverte de la pile électrique par Volta puis de l'électrolyse par Nicholson, Carlisle et Davy avaient permis la découverte d'une importante quantité de nouveaux corps. Celle de la radioactivité annonce-t-elle une moisson aussi riche ? Si tel devait être le cas, Pierre et Marie Curie tiennent à en partager le mérite avec celui qui, le premier, avait découvert la propriété de l'Uranium : "Qu'il nous soit permis de remarquer que si l'existence d'un nouveau corps simple se confirme, cette découverte sera uniquement due au nouveau procédé d'investigation que nous fournissent les rayons de Becquerel."
Le Radium.
Après la découverte du polonium un travail encore plus exténuant attend le couple qui soupçonne l'existence d'un autre corps radioactif dans la pechblende. Nous ne décrirons pas cette aventure qui aboutit à la découverte du corps que les Curie désigneront du nom de radium. Un métal dont l'activité est d'abord estimée à 100 000 fois celle de l'uranium avant que le chiffre de 1 million de fois soit même proposé.
La découverte de nouveaux corps se poursuit donc mais la nature du rayonnement reste quant à elle un mystère. Le Radium, très radioactif, offre sur ce plan de nombreuses possibilités. Pierre et Marie Curie découvrent qu'il émet deux rayonnements. L'un est dévié par un champ magnétique, l'autre ne l'est pas.
Le rayonnement non dévié (en fait, il l'est, mais très faiblement) est rapidement absorbé par un obstacle matériel. Dans une communication présentée par Becquerel à la séance de l'Académie des sciences du 8 janvier 1900 "sur la pénétration des rayons de Becquerel non déviables par le champ magnétique", Marie Curie montre que ce rayonnement a une loi d'absorption singulière qui "rappelle plutôt la manière de se comporter d'un projectile, qui perd une partie de sa force vive en traversant des obstacles." Rutherford étudiera les propriétés de ces particules massives, chargées d'électricité positive, et désignera leur rayonnement sous le nom de "rayonnement α (alpha)". Plus tard sera découvert le "rayonnement γ (gamma)", analogue au rayonnement X mais encore plus pénétrant.
Le 5 mars 1900, Pierre et Marie Curie font lire par Becquerel à la séance hebdomadaire de l'Académie des Sciences un mémoire "Sur la charge électrique des rayons déviables du radium". Ayant constaté que "les rayons déviables du radium sont chargés d'électricité négative", ils établissent une analogie avec les rayonnements cathodiques dont le physicien français Jean Baptiste Perrin a montré, en 1895, qu'ils étaient constitués de particules négatives :
"Ainsi, écrivent-ils, dans le cas des rayons déviables du radium, comme dans le cas des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'électricité. Or jusqu'ici, on n'a jamais reconnu l'existence de charges électriques non liées à la matière pondérale. On est donc amené, à considérer comme vraisemblable que le radium est le siège d'une émission constante de particules de matière électrisée négativement, capables de traverser sans se décharger des écrans conducteurs ou diélectriques.".
Ce rayonnement de particules négatives sera ultérieurement désigné sous le nom de "rayonnement β (bêta)".
Au moment même où Pierre et Marie Curie établissent l'analogie entre le rayonnement β du radium et les rayons cathodiques, on découvre en France les travaux du britannique Joseph John Thomson sur le rayonnement cathodique qui mettent en évidence l'existence de cette particule, commune aux deux rayonnements, et ses propriétés. Ceux-ci lui vaudront de se voir attribuer la paternité de la découverte de la particule d'électricité négative qui sera plus tard désignée par le terme d'électron.
Joseph John Thomson (1856-1940) est né près de Manchester. Après ses premières années de scolarité dans cette ville il rejoint le Trinity College à Cambridge où il effectue de brillantes études de mathématiques appliquées à la physique. Nourri des théories de Maxwell, qui a été son professeur, il imagine, dès 1883, un modèle présentant l'atome sous la forme de tourbillons d'éther entrelacés. L'année suivante il est nommé professeur de physique expérimentale à Cambridge et placé à la tête du "Cavendish Laboratory" dans lequel, avant lui, Maxwell et Rayleigh avaient développé de rigoureuses pratiques expérimentales.
J.J. Thomson est, quant à lui, plutôt attiré par la physique théorique. Ses premières réflexions sur la structure des atomes l'amènent à orienter le laboratoire vers l'étude des décharges électriques dans les gaz, étude dans laquelle son compatriote Crookes s'était déjà illustré. Le sujet de la nature des "rayons cathodiques" est alors l'objet de controverses entre les physiciens britanniques qui les considèrent comme constitués de particules chargées et les physiciens allemands qui y voient des ondes électromagnétiques se propageant dans l'éther. Héritier, à la fois, de Crookes et de Maxwell, Thomson se place ainsi au centre du conflit.
Son laboratoire développe un équipement et des savoir-faire appropriés : pompes à vide puissantes, tubes à vide de formes diverses... Quand, en décembre 1895, Röntgen annonce sa découverte des rayons X, les chercheurs qui y travaillent sont en mesure, non seulement de la vérifier, mais aussi d'imaginer des développements immédiats. Dès janvier 1896 ils constatent que les rayons X ionisent les gaz qu'ils traversent; ils peuvent donc, à présent, se dispenser des tubes à vide et travailler sur des gaz ionisés à la pression atmosphérique.
Parmi ses collaborateurs Thomson compte de précieux expérimentateurs comme Ernest Rutherford ou Charles Thomson Rees Wilson qui a mis au point une "chambre à condensation" dans laquelle de fines gouttelettes de brouillard se forment autour des particules de gaz ionisé. La mesure de leur vitesse de chute dans un champ électrique permettra d'en mesurer la charge et la masse.
En 1897, Thomson publie un article, devenu célèbre qui fait le point sur leurs premiers travaux. Après Perrin en 1895, il y décrit les rayons cathodiques comme formés de "corpuscules" arrachés aux atomes. Mesurant le rapport de leur masse à leur charge, il estime qu'ils ont une masse deux mille fois plus petite que celle de l'atome d'hydrogène et qu'ils sont animés d'une vitesse de l'ordre de 200 kilomètres par seconde. Plus tard le physicien allemand Emil Wiechert estimera cette vitesse entre le dixième et le cinquième de la vitesse de la lumière soit entre 30 000 kilomètres et 60 000 kilomètres par seconde. Par ailleurs la chambre de Wilson sera mise à contribution pour confirmer la faible masse de ces particules et mesurer leur charge électrique. Ces "corpuscules" seront plus tard désignés par le nom d'électrons, un terme initialement créé par le physicien irlandais George Johnstone Stoney pour désigner "l'atome d'électricité" intervenant dans les électrolyses.
Ces "électrons" ont cependant du mal à s'imposer tant leurs propriétés semblent extraordinaires. Un article de la revue "La Nature", daté de 1898, estime que leur énergie pour un seul gramme de matière rayonnée serait équivalente à celle de "10 000 trains de cent tonnes marchant à près de 100 kilomètres-heure". Pour la première fois les atomes révèlent la formidable réserve d'énergie que recèle leur structure. La conviction du monde scientifique sera finalement acquise quand on mettra en évidence l'existence de ces mêmes électrons dans l'effet photo-électrique puis dans le rayonnement radioactif.
Rayonnements cathodiques, rayons X, radioactivité, découverte des électrons... cette fin de 19ème siècle ne peut que susciter l'enthousiasme des jeunes générations de chercheurs. Le Français Paul Langevin était l'un des ces jeunes physiciens à avoir rejoint le Cavendish Laboratory en l'année 1897. Dans une préface à la traduction française de "Electricité et Matière" (Paris, Gauthier-Villars, 1922) publié par Thomson en 1903, il témoigne :
" Le moment était particulièrement favorable. Dans ce milieu d'étudiants, venus vers le jeune maître de toutes les parties du monde, s'accomplissait avec enthousiasme l'exploration du nouveau domaine des ions et des électrons, ouvert par la découverte des rayons cathodiques et des rayons de Röntgen et que devait féconder de manière si prodigieuse celle du radium, poursuivie en silence cette même année, par M. et Mme Curie, dans les vieux laboratoires de l'Ecole de Physique et Chimie."
L'électron et l'atome, de Thomson à Rutherford.
Ayant découvert l'électron, Thomson imagine un modèle d'atome souvent désigné sous le terme de "pudding". Il est constitué d'une sphère de matière positive, relativement peu dense, dans laquelle se déplaceraient des électrons soumis à la fois à leur propre répulsion et à l'attraction des différentes parties de la sphère positive.
L'ensemble est, cependant, loin de l'image statique d'un gâteau truffé de grains de raisin. Les électrons se déplacent dans cette sphère à des vitesses prodigieuses. En effet, tout apport d'énergie à l'atome doit se traduire, sous forme d'énergie cinétique, par une accélération du mouvement des électrons pouvant aller jusqu'à provoquer leur expulsion à des vitesses proches de celle de la lumière.
Proposition après proposition, Thomson s'attache à expliquer par son modèle beaucoup des propriétés connues des gaz ionisés et de leur émission lumineuse. Pendant plus de dix ans, ce modèle sera perfectionné avant que son ancien élève Rutherford vienne en proposer un autre dont le succès sera tel qu'il occupe encore une place essentielle dans la représentation que se font nos contemporains de la structure d'un atome.
Ernest Rutherford (1871-1937) est le fils d'immigrés écossais installés en Nouvelle Zélande. Il fait ses études dans son pays natal où il s'intéresse, en particulier, à la détection des ondes hertziennes. Profitant d'une bourse d'études, il rejoint J.J. Thomson au Cavendish Laboratory de Cambridge en 1895 et participe avec lui à l'étude des gaz ionisés.
En 1898, il se voit proposer une chaire à l'Université Mc Gill de Montréal. Peu de temps auparavant Becquerel avait découvert les "rayons uraniques". Rutherford s'empare du sujet et étudie le pouvoir ionisant du rayonnement et son pouvoir de pénétration à travers des plaques métalliques de différentes épaisseurs. Comme Pierre et Marie Curie, il distingue deux rayonnements distincts de particules. L'un, peu pénétrant et très ionisant, qu'il désigne comme "rayonnement α". L'autre, plus pénétrant et moins ionisant, le "rayonnement β".
Marie Curie avait déjà imaginé que le rayonnement α était constitué de particules massives perdant rapidement leur énergie en traversant la matière. Rayleigh puis Crookes avaient constaté que ce rayonnement était constitué de particules chargées d'électricité positive. Rutherford était lui-même arrivé indépendamment à la même conclusion. Il montrera ultérieurement que ces particules sont des noyaux d'hélium résultant d'une "transmutation" du corps radioactif les produisant. Leur énergie cinétique est prodigieuse. A masse égale, Rutherford, les estimera à 600 millions de fois celle d'une balle de fusil sortant du canon avec une vitesse de 1 kilomètre par seconde.
Ces projectiles vaudront à Rutherford sa plus célèbre découverte en 1911. Il est alors revenu en Angleterre et est professeur à l'université de Manchester. L'expérience qu'il réalise, en compagnie de Hans Geiger et Ernest Marsden, consiste à bombarder une mince feuille d'or par des particules α devant un écran fluorescent.
Si on s'en tient au modèle de Thomson, d'un atome plein d'une matière positive peu dense, ces particules devraient traverser l'obstacle sans pratiquement être déviées. Or si c'est le cas pour la majorité d'entre elles, une faible proportion (moins de 1 sur 10 000) est déviée, et parfois très fortement. Certaines particules semblent même rebondir vers l'arrière. On prête à Rutherford des phrases traduisant son étonnement : "c'est comme si un boulet de canon rebondissait sur une feuille de papier de soie" aurait-il dit.
Pour interpréter ce phénomène Rutherford imagine un noyau très dense de matière positive où serait concentrée l'essentiel de la masse des atomes. Autour de ce centre positif très attractif, les électrons tournent comme des satellites autour d'un astre central. Plus tard on comprendra que ce noyau est lui-même composé de particules positives, les protons, et de particules neutres, les neutrons. Le modèle "planétaire" de l'atome est né.
Dans notre imagerie contemporaine, ce modèle est resté très populaire. L'atome c'est ce noyau granulaire entouré d'électrons. On le trouve encore, ainsi représenté, dans de très sérieuses publications de vulgarisation scientifique ou sur des sites internet très visités et très bien référencés.
Pourtant Rutherford lui-même savait qu'il souffrait d'un grave défaut. Maxwell avait montré que tout électron subissant une accélération rayonnait de l'énergie, or un électron tournant autour d'un noyau est accéléré vers le centre en permanence. L'énergie qu'il rayonne est telle qu'il devrait être ralenti et tomber sur le noyau en un temps infime. Dès 1913 Niels Bohr proposait un autre modèle qui répondait mieux à cette objection.
L'atome de Bohr.
Niels Bohr (1885-1962), est jeune physicien danois qui a fréquenté le laboratoire de Rutherford à Cambridge. Reprenant, en 1913, le modèle planétaire de ce dernier il postule que les électrons ne peuvent circuler autour du noyau que sur des orbites circulaires de rayons déterminés dont la valeur est liée à une constante proposée par Max Planck en 1900. Chaque orbite possible correspond à un "niveau d'énergie" de l'électron. Il peut passer à une orbite supérieure par l'absorption d'une énergie correspondant à l'écart entre les deux niveaux. Il peut émettre une radiation lumineuse de fréquence donnée, en passant d'un niveau à un niveau inférieur.
Sur le plan pratique le modèle de Bohr sera un outil qui révolutionnera aussi bien la physique que la chimie et la biologie.
Qui mieux que les scientifiques peuvent nous parler de leurs propres découvertes, leur histoire, leur actualité et leur futur. Les discours de Marie, Pierre, Irène, Joliot... Curie, à l'occasion de la remise de leurs prix Nobel nous parlent d'hier et d'aujourd'hui.
Il se raconte que le jury Nobel a hésité entre le prix de chimie (découverte de nouveaux éléments chimiques) et celui de physique (découverte d'une nouvelle propriété physique) pour ce prix attribué à Pierre et Marie Curie. Le choix étant fait pour le prix de physique, Pierre Curie axe son intervention sur les propriétés physiques du radium. Il y décrit, en particulier les rayonnements qu'il produit :
"Il résulte des travaux d'un grand nombre de physiciens (Meyer et Schweidler, Giesel, Becquerel, P, Curie, Mme Curie, Rutherford, Villard, etc.) que les corps radioactifs peuvent émettre des rayons de trois espèces différentes désignés par Rutherford par rayons alpha, bêta, gamma. Ils se distinguent les uns des autres par l'action du champ magnétique et du champ électrique qui modifient le trajet des rayons alpha et bêta. Les rayons gamma analogues aux rayons cathodiques se comportent comme des projectiles chargés négativement de masse 2 000 fois plus faible que celle d'un atome d'hydrogène (électrons). Nous avons vérifié, Mme Curie et moi, que les rayons bêta entraînent avec eux de l'électricité négative. Les rayons alpha analogues aux rayons canalisés de Goldstein, se comportent comme des projectiles 1 000 fois plus lourds et chargés d'électricité positive. Les rayons gamma sont analogues aux rayons de Rœntgen."
En conclusion :
"L'importance de ces phénomène pour la physique est évidente, Le radium constitue dans les laboratoires un outil nouveau de recherches, une source de radiations nouvelles.". de même "Les conséquences pour la chimie de nos connaissances sur les propriétés des corps radioactifs sont peut-être plus importantes encore [.] Enfin dans les sciences biologiques les rayons du radium et son émanation produisent des effets intéressants que l'on étudie actuellement. Les rayons du radium ont été utilisés dans le traitement de certaines maladies (lupus, cancer, maladies nerveuses)".
La fin de son texte est cependant une mise en garde :
"Dans certains cas, leur action peut devenir dangereuse. Si on oublie dans sa poche pendant quelques heures dans une boîte en bois ou en carton une petite ampoule de verre contenant quelques centigrammes d'un sel de radium, on ne sentira absolument rien. Mais quinze jours après apparaîtra sur l'épiderme une rougeur, puis une plaie très difficile à guérir. Une action plus prolongée pourra amener la paralysie et la mort. Il faut transporter le radium dans une boîte épaisse en plomb."
Et surtout :
"On peut concevoir encore que dans des mains criminelles le radium puisse devenir très dangereux, et ici on peut se demander si l'humanité a avantage à connaître les secrets de la nature, si elle est mûre pour en profiter ou si cette connaissance ne lui sera pas nuisible (souligné par nous). L'exemple des découvertes de Nobel est caractéristique, les explosifs puissants ont permis aux hommes de faire des travaux admirables. Ils sont aussi un moyen terrible de destruction entre les mains des grands criminels qui entraînent les peuples vers la guerre. Je suis de ceux qui pensent, avec Nobel, que l'humanité tirera plus de bien que de mal des découvertes nouvelles."
L'Humanité était-elle mûre pour recevoir ce savoir ? Qu'aurait pensé Pierre Curie après Hiroshima et Nagasaki ?
Après ce prix Nobel en chimie et le précédent en physique, Marie Curie tient d'abord à affirmer la spécificité de l'étude de la radioactivité.
"La radio-activité est une science nouvelle qui a des rapports très étroits avec la physique et la chimie mais qui n’en est pas moins absolument distincte. Nous avons aujourd’hui des institutions et des laboratoires pour la radio-activité; de nombreux savants se consacrent à l’étude des phénomènes radio-actifs. Le développement en a été admirable; mais l’on n’aurait pu espérer non plus de plus bel encouragement que celui dont la jeune science a été l’objet de la part de l’Académie des Sciences de Suède qui a décerné trois prix Nobel, un de physique, deux de chimie, aux quatre chercheurs Henri Becquerel, Pierre Curie, Marie Curie et E. Rutherford."
Introduction de son discours au banquet suivant la remise du prix :
"Je remercie l’Académie des Sciences du très grand honneur qu’elle m’a fait. Je crois que cet honneur ne s’adresse point uniquement à moi. Pendant de longues années, Pierre Curie et moi avons consacré toutes nos journées aux travaux concernant nos découvertes communes du radium et du polonium. Je crois donc interpréter dans son vrai sens la pensée de l’Académie, en disant que ce prix Nobel qu’on vient de me décerner est aussi un hommage rendu au nom de Pierre Curie.
Qu’on me permette en outre d’exprimer la joie que je ressens en pensant à la radioactivité. La découverte des phénomènes radioactifs ne date que de quinze ans. La radioactivité est donc une science très jeune. C’est un enfant que j’ai vu naître et que j’ai contribué, de toutes mes forces, à élever. L’enfant a grandi, il est devenu beau." (souligné par nous).
"
"L’enfant a grandi, il est devenu beau." Huit ans après la remise de son premier Nobel l'optimisme est justifié.
Le prix leur a été attribué pour la découverte des radioéléments artificiels obtenus en bombardant certains éléments par des rayons alpha. Le premier signalé par Hélène Curie est l'aluminium.
"Nous avons montré que l'on pouvait communiquer de même une radioactivité avec émission d'électrons positifs ou négatifs au bore ou au magnésium, par bombardement de rayons alpha. Ces radioéléments artificiels se comportent en tout point comme les radioéléments naturels."
De son côté Joliot précise :
"Nous avons proposé d'appeler ces radioéléments nouveaux (isotopes, n'existant pas dans la nature, d'éléments connus) radioazote, radiophosphore, radioaluminium (dans le cas du magnésium irradié par des rayons alpha) et de les désigner par les symboles : RN13 RP30 RAI28."
L'utilité de ces radioéléments en médecine est la principale application citée :
"En biologie, par exemple, la méthode des indicateurs, employant les radioéléments synthétiques, permettra d’étudier facilement le problème de la localisation et de l’élimination d'éléments divers introduits dans les organismes vivants. Dans ce cas, la radioactivité sert uniquement à déterminer la présence d'un élément dans telle ou telle région de l’organisme."
La médecine nucléaire est effectivement une technique qui s'est développé tant pour la détection que le traitement de maladies.
La conclusion de Frédéric Joliot-Curie rappelle cependant celle de Pierre Curie concernant les dangers possibles de la recherche :
"Si, tourné vers le passé, nous jetons un regard sur les progrès accomplis par la science à une allure toujours croissante, nous sommes en droit de penser que les chercheurs construisant ou brisant les éléments à volonté sauront réaliser des transmutations à caractère explosif, véritables réactions chimique à chaînes.
Si de telles transmutations arrivent à se propager dans la matière, on peut concevoir l’énorme libération d'énergie utilisable qui aura lieu. Mais hélas, si la contagion a lieu pour tous les éléments de notre planète, nous devons prévoir avec appréhension les conséquences du déclenchement d'un pareil cataclysme. Les astronomes observent parfois qu'une étoile d'éclat médiocre augmente brusquement de grandeur, une étoile invisible à l’œil nu peut devenir très brillante et visible sans instrument, c'est l’apparition d'une Novae. Ce brusque embrasement de l’étoile est peut-être provoqué par ces transmutations à caractère explosif, processus que les chercheurs s'efforceront sans doute de réaliser, en prenant, nous l’espérons, les précautions nécessaires."
La fission de l'uranium et la réaction en chaîne ne seront découvertes qu'en 1939, 5 ans après de décès de Marie Curie. Seules les retombées positives de sa découverte lui auront été connues : applications médicales, bonds dans la connaissance de la structure de l'atome. L'enfant que Marie Curie "avait vu naître" n'avait encore rien perdu de sa "beauté". Joliot, lui qui plus tard découvrira la possibilité de la réaction en chaîne, imagine déjà le pire.
L'alchimie apparaît d'abord comme une pratique centrée sur les métaux. Les premières traces de cette "alchimie métallurgique" sont relevées dans la Chine des premiers siècles de notre ère. On peut d'ailleurs supposer que son origine est encore plus lointaine et doit remonter aux premières confréries de forgerons qui, dans de nombreuses civilisations, étaient supposées détenir leur savoir et pouvoir de sources divines.
Cette puissance ancienne des forgerons, l'alchimiste Glauber semble la regretter quand il rappelle que "quoique la façon d'extraire les métaux des mines soit à présent si basse et si méprisée par le long usage, qu'elle ne passe plus pour un art, mais pour un métier qui s'exerce en tous lieux ; toutefois au commencement, avant qu'elle fut si connue, elle passait pour un art merveilleux, et même encore on doit en faire beaucoup d'état, quoiqu'elle soit devenue commune" (Deuxième partie de l'œuvre minérale, Paris, 1659). Sans doute craint-il, d'une façon visionnaire, que la chymie, cet "art divin", ne soit bientôt plus, elle-même, "qu'un métier".
Qui pense "alchimie", pense inévitablement "Or". Très tôt, en Chine, ce métal symbole de l'immortalité, est la matière première de la recherche d'élixirs de longue vie. Des pratiques similaires naissent chez les prêtres de l'Égypte des pharaons. Elles apparaissent dans des textes rédigés en grec, dans le courant du IIIe siècle de notre ère et nous font connaître le nom de Hermès "Trimégiste" (trois fois grand), version grecque du dieu Thot égyptien. Celui de Marie la Juive ou de Zosisme. C'est à ce dernier, né à Panapolis, au sud de l'Égypte au IIIe siècle, qu'on attribue la popularisation de "l'Ouroboros", le serpent qui se mord la queue, symbole, pour les alchimistes, de l'unité de la matière et que l'on retrouve très tôt, avec des sens multiples, dans de nombreuses civilisations.
L'ouroboros.
Marcellin Berthelot, les origines de l'alchimie, Paris 1885
Des grecs aux lettrés arabes, puis des arabes à l'Europe médiévale, la doctrine alchimique se concentre donc autour de la formation des métaux. Ils ne sont d'abord que sept.
Sept métaux, sept planètes, sept notes de musique, sept couleurs... Dans plusieurs cultures le nombre 7 est reconnu comme magique. Ces sept métaux sont donc : le fer associé à Mars , le cuivre à Vénus, l'étain à Jupiter, le plomb à Saturne, le "vif-argent" à Mercure, l'argent à la Lune, l'or au Soleil. Considérés comme des êtres animés, ils sont supposés germer et se développer à partir d'une semence astrale et murir lentement au sein de la terre jusqu'à devenir le métal à la pureté éternelle : l'or.
L'observation pouvait conforter cette conception. Certains filons ont bien l'allure arborescente de certains végétaux. D'autre part, certains minerais renferment plusieurs métaux, ce qui suppose une transformation de l'un en l'autre. Le cas de l'argent contenu dans le "plomb argentifère" est exemplaire. L'art du chymiste consistera donc à accélérer, dans son laboratoire, le processus naturel, à "transmuter" les métaux. A transformer, en particulier, le plomb en or. Encore doit-il connaître les principes entrant en jeu dans cette opération.
Deux "principes", le mercure et le soufre, s'imposent à partir de textes divers attribués à l'alchimiste arabe Jabir ibn-Hayyan qui aurait vécu à la charnière des 8ème et 9ème siècles. Textes diffusés en Europe médiévale sous le nom latinisé de Geber. Paracelse (1593-1541), l'un des plus célèbres alchimistes d'expression allemande, y ajoutera le sel.
Le mercure illustre la capacité d'un métal à être fondu et à présenter l'éclat métallique, le soufre lui donne sa combustibilité, le sel sa texture. Noter ici que le mercure des "philosophes" n'est pas celui des artisans. Il est décrit comme le "principe mercure", froid, humide, féminin, qui devra s'associer, sous l'action du "sel philosophique", au "principe soufre", sec, chaud, masculin, pour aboutir à la "pierre philosophale" capable de transformer le plomb ou l'argent en or et dont la dissolution produira le médicament universel, "l'élixir de longue vie".
Autant dire que le soufre et le mercure des alchimistes n'ont pas plus de réalité que les polyèdres des philosophes grecs. Pourtant le "principe soufre", le "principe mercure", auxquels il faut ajouter le "sel philosophique" constituent une trilogie qui aura une vie longue, même après que l'alchimie sera devenue chimie.
Afin de comprendre la fascination des alchimistes pour ces trois "principes" il peut être utile de jeter un bref regard de chimiste du 21ème siècle sur ces trois éléments.
Le soufre.
On trouve le soufre à l'état natif auprès des volcans. On a su également, très tôt, l'extraire commodément de certains de ses composés.
Son comportement vis à vis de la chaleur est particulier. Il fond à température relativement basse, 120°C, et donne alors un liquide jaune clair très fluide. Si on continue à chauffer, il prend une coloration brun-rouge et sa viscosité augmente. On peut alors retourner le récipient qui le contient sans risque de le voir s'écouler. Après 200°C la masse redevient fluide et entre en ébullition à partir de 444°C. Il peut alors être distillé et se condense sur une parois froide sous forme de "fleur de soufre" pulvérulente.
Quand on approche une flamme du soufre fondu il s'allume facilement et produit une flamme bleuâtre qui exhale une vapeur acide suffocante.
Par ailleurs, il se consume entièrement en brûlant sans laisser de cendre. Nous reparlerons de cette propriété qui sera à l'origine de nombreuses hypothèses.
Le mercure
Seul métal liquide à la température ambiante il présente des réactions qu'on ne pourrait observer dans aucun autre métal. C'est un "solvant" de la plupart des métaux. Seuls le fer et le platine font exception. Le terme "amalgame" qui désigne cette solution est réputé provenir de la traduction latine d'une expression arabe signifiant "union charnelle". On connaît l'amalgame de mercure et d'argent utilisé par les dentistes, le mercure est aussi largement utilisé pour extraire l'or contenu dans les sables alluviaux. L'amalgame obtenu pouvant se décomposer par simple chauffage, cette distillation libère le métal du mercure qui l'avait dissout. C'est aussi une activité dont on sait aujourd'hui qu'elle est gravement polluante.
Le mercure a un étrange comportement sur lequel nous devons nous arrêter car il inspirera aussi bien les alchimistes que les chimistes académiques de la fin du 18ème siècle.
Si on le chauffe dans un récipient ouvert, d'un feu doux pour éviter qu'il ne s'évapore, et ceci pendant parfois plusieurs mois, ou même une année entière comme le propose le chimiste Macquer, il se transforme en une masse solide rougeâtre désignée comme "mercure précipité per se" (précipité en soi) par les alchimistes.
Ce composé rouge étant ensuite chauffé d'un feu vif, il se "sublime", passant directement du solide au gazeux, et se condense en gouttelettes de mercure pur sur les parois plus froides du récipient.
Nous reviendrons sur cette expérience fondamentale qui sera l'une de celles qui mettront Lavoisier sur la piste de l'oxygène. Elle pourrait être l'une des origines du mythe alchimique du Phénix, cet oiseau mythologique qui brûle puis renaît de ses cendres.
Phénix renaissant de ses cendres
La facile combinaison du soufre et du mercure est une autre source possible de la réflexion alchimique.
Soufre, Mercure et "Œuvre au rouge"
Le soufre et le mercure présentent une facilité naturelle à se combiner en même temps qu'une facilité remarquable à dissocier leurs composés.
Ils sont combinés dans le minerai le plus courant du mercure, le cinabre (sulfure de mercure HgS, Hg comme hydrargium, le nom du mercure dans la nomenclature internationale). Sa couleur rouge peut aller du safran jusqu'à l'écarlate. En poudre il a servi, très tôt, pour la couleur vermeil. C'est un composé instable : il suffit de le porter à haute température pour qu'il se décompose en soufre (14%) et mercure (86%).
Inversement, en chauffant modérément un mélange de soufre et de mercure, dans les proportions du cinabre, on obtient un solide, le vermillon, colorant rouge, version "artificielle" du cinabre. Connu en Chine depuis la plus haute antiquité, le cinabre se répand en Europe à partir de l'époque médiévale. Il y rougit les joues et les lèvres des élégantes. Malgré sa toxicité, il entre aussi dans de nombreux remèdes.
Est-ce un hasard si le rouge est une des couleur du "grand-œuvre" alchimique. "L'œuvre au rouge" est, après l'œuvre "au noir" et l'œuvre "au blanc", la dernière étape qui mènerait à la pierre "philosophale", l'Azoth, souvent décrite comme une pierre lourde et rouge.
Nous ne ferons pas ici une analyse détaillée des principes de l'alchimie dans sa quête de la Pierre Philosophale. Nous voulons simplement relever, comme le fera le "chymiste" allemand Johann Joachim Becher (1635-1682), que les réactions du soufre et du mercure, dans leur version non plus philosophique mais matérielle, devaient aussi, par leur côté spectaculaire, être une source d'inspiration pour les alchimistes, comme elles le seront plus tard pour les chimistes, leurs successeurs.
Le sel.
Le sel alchimique est à l'image du sel commun, le sel marin, le sel des lacs salés, mais aussi le salpêtre (le sel de la pierre) ou encore le natron des lacs égyptiens. Le sel naturel conserve les aliments ou, comme le natron, il préserve de la putréfaction le corps des défunts. Le principe alchimique du sel, donc, empêche la décomposition des corps et est nécessaire à l'union du mercure, reine froide et humide, avec le soufre, royal, sec et chaud.
L'alchimiste Glauber a illustré l'importance pratique de "l'esprit de sel" (notre acide chlorhydrique). Le terme de "sel" s'est maintenu dans le vocabulaire chimique. Il désigne actuellement une classe de corps. "Une partie des expressions dont on se sert en chimie y a été introduite par les alchimistes" reconnaît Lavoisier dans son introduction à la nomenclature chimique. Le mot "sel" fait partie de cet héritage.
Que retenir encore de l'alchimie, sinon la place qu'y tient de symbolisme.
Les symboles.
L'alchimie est le domaine des symboles. Elle les a reçus d'antiques traditions issues de la Mésopotamie, de l'Assyrie, de la Perse, de l'Egypte et même la Chine ou l'Inde.
Nous avons retenu sa représentation des quatre éléments par une série de triangles : le Feu , l’Air , l’Eau , la Terre .
Nous pouvons y ajouter les trois principes métalliques :
le soufre
le mercure
le sel
Et les métaux eux-mêmes, représentés par les signes représentant les Planètes auxquelles ils sont liés :
Quant aux différentes opérations de l'alchimie, elles sont représentées par les signes du zodiaque.
Il est certain que l'un des objectifs de ce symbolisme est de rebuter le profane. Glauber, proposant de donner la recette de "La teinture de l'or ou véritable or potable" l'annonce d'emblée :
"La connaissance et la préparation de cette médecine m'étant donnée du très-haut, je prétends, à cause que l'homme n'est pas né pour lui seul, de donner brièvement sa préparation et son usage, mais je ne veux pas jeter les perles devant les pourceaux, j'en veux seulement montrer le chemin aux étudieux, et qui cherchent le travail de Dieu et Nature ; et sans doute ils entendront mes écrits, mais non point un ignorant et qui n'est point expert" (Glauber Jean-Rudolphe, La teinture de l'or ou véritable or potable, Paris 1659)
Il est pourtant certain que ce ne sont pas les symboles qui sont les plus hermétiques dans les textes alchimiques. Ils peuvent même donner une allure de rationalité à un texte qui devient de plus en plus ténébreux au fil des pages. Rien d'étonnant donc à ce qu'ils survivent à l'alchimie et qu'on les retrouve même chez Macquer, son pourfendeur.
Pierre-Joseph Macquer, Eléments de Chimie théorique, Paris 1749.
Il figureront également sur une planche de l'Encyclopédie de Diderot et d'Alembert.
Constatant que ces symboles continuent à être utilisés par les chimistes académiques, Jean-Henry Hassenfratz (1755-1827) et Pierre Auguste Adet (1763-1834), en marge de la Méthode de Nomenclature Chimiste de Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy, proposent eux-mêmes un nouveau symbolisme qui conviendrait à la nouvelle façon de nommer et de penser.
Ce faisant ils réinterprètent le symbolisme alchimique à la lumière d'une rationalité qui n'était probablement pas celle des premiers chymistes :
"Il paraît qu'on ignore dans quels temps les chimistes ont commencé à se servir de caractères. Les recherches que nous avons entreprises sur cet objet se sont réduites à nous faire connaître d'après quelles vues les anciens avaient ordonné les signes des substances métalliques, dans la persuasion où ils étaient que les corps célestes avaient une influence sensible sur tous les corps animés et inanimés du globe terrestre ; ils avaient distingué les métaux, en métaux solaires ou colorés, en métaux lunaires ou blancs.
Les métaux de ces deux classes se subdivisaient ensuite en métaux parfaits, demi-parfaits et imparfaits ; la perfection étant exprimée par un cercle ; la demi-perfection, si nous pouvons nous servir de ce terme, par un demi-cercle ; et l'imperfection par une croix ou un dard.
Ainsi l'or, qui était le métal solaire par excellence, était représenté par un cercle seul, cette figure était commune aux métaux de la même classe tels que le cuivre, le fer, l'antimoine : mais elle se trouvait combinée avec le signe de l'imperfection.
L'argent qu'ils regardaient comme un métal lunaire demi-parfait était indiqué par un demi-cercle, l'étain, le plomb avaient aussi le demi-cercle pour signe, comme appartenant à la même classe, mais ils étaient distingués de l'argent par la croix ou par le dard.
Enfin le mercure qui était un métal imparfait, tout à la fois solaire et lunaire, portait les marques distinctives de ces deux classes, et était désigné par un cercle surmonté d'un demi-cercle auxquels on ajoutait une croix."
Ce texte est révélateur de la puissance onirique de l'alchimie. Le scientifique "académique" réussira même à trouver un sens rationnel à des signes issus d'une antiquité dominée par la magie du verbe et du signe. Quoi qu'il en soit, cette rationalité imaginée leur servira de guide pour proposer un symbolisme "moderne". Il conserveront le cercle pour les substances "métalliques" comme le mercure, le demi-cercle pour représenter les substances 'inflammables" comme le soufre, le triangle dont la pointe est en haut pour représenter les substances "alcalines" et le triangle dont la pointe est en bas pour les substances "terreuses".
Signe de cette forte imprégnation alchimique : l'or ! Chaque métal est représenté par son initiale latine inscrite dans un cercle mais, précisent les auteurs, en "ayant soin cependant de représenter l'or par un cercle au milieu duquel se trouve un point, afin de conserver l'ancien caractère". On ne se débarrasse pas aussi facilement de la vieille alchimie !
Le chimiste anglais John Dalton ( 1766-1784), considéré comme l'un des pères de la théorie atomique, représentera lui-même les atomes par des symboles proches de la représentation alchimique.
Eléments chimiques, Dalton 1808
Au moment de quitter l'alchimie.
Qu'allons nous retenir de l'alchimie pour la suite cette histoire ? Que la chimie n'a finalement pas réellement à rougir de cette mère qui lui a transmis ses laboratoires, ses réactifs et l'usage d'un symbolisme lié à une pratique. Qu'elle a focalisé l'attention sur des corps et des classes de corps qui seront au centre des recherches ultérieures : le soufre, le mercure, les métaux, les acides, les sels. Quant au modèle issus des philosophes grecs, les alchimistes ont à ce point trituré la "terre" qu'elle ne peut plus se réclamer du titre d'élément.
L'air, l'eau le feu seront les nouvelles citadelles à conquérir.
"Le sujet de cette conférence est quelque peu abstrait, et je m'en excuse, mais son choix a été dicté par le désir de vous communiquer quelques réflexions personnelles et de provoquer des observations sur l'enseignement des sciences {en particulier des sciences expérimentales qui sont spécialement de mon domaine), sur le rôle que peut et doit y jouer le point de vue historique et de son importance dans la préparation de ceux qui sont appelés à enseigner les sciences.
Il faut reconnaître tout d'abord que, dans cet enseignement, on néglige à peu près entièrement le point de vue historique, alors qu'il en est tenu grand compte dans d'autres branches comme la littérature et la philosophie. L'enseignement de la musique lui-même vient de voir son programme augmenté, dans les établissements secondaires, d'un aperçu des « grandes étapes » et des « grandes figures » de l'histoire de cet art. Or, dans l'enseignement des sciences, on ne saurait que gagner à introduire de même le point de vue historique."
Extrait : "Ce que nous proposerons ici sera de mettre en évidence tout ce que l'enseignement scientifique perd à être uniquement dogmatique, à négliger le point de vue historique.
En premier lieu il perd de l'intérêt. L'enseignement dogmatique est froid, statique, et aboutit à cette impression absolument fausse que la science est une chose morte et définitive. Personnellement, si j'en étais resté aux impressions éprouvées à la suite des premières leçons de sciences de mes professeurs - à qui je garde cependant le souvenir le plus reconnaissant - si je n'avais pris un contact ultérieur ou différent avec la réalité, j'aurais pu penser que la science était faite, qu'il ne restait plus rien à découvrir, alors que nous en sommes à peine aux premiers balbutiements dans la connaissance du monde extérieur. Croire qu'il n'y a plus que des conséquences à tirer de principes définitivement acquis est une idée absolument erronée et qui risque de faire perdre toute valeur éducative à l'Enseignement scientifique.
Ce défaut, général dans tous les pays, est encore plus sensible en France où, par une coquetterie déplacée, on hésite à introduire dans l'enseignement les notions nouvelles qui, à un degré plus ou moins grand, sont encore en état de développement. Seules les théories ayant fait, au moins en apparence, leurs preuves ont droit de cité dans nos livres classiques ; il en résulte qu'en réalité celles qui sont déjà périmées sont presque les seules qu'on puisse y rencontrer, tant est rapide encore le changement continuel de nos idées les plus fondamentales.
Or pour contribuer à la culture générale et tirer de l'enseignement des sciences tout ce qu'il peut donner pour la formation de l'esprit, rien ne saurait remplacer l'histoire des efforts passés, rendue vivante par le contact avec la vie des grands savants et la lente évolution des idées. Par ce moyen seulement on peut préparer ceux qui continueront "
Ce texte, constamment rappelé, reste une référence qu'il est intéressant de suivre dans le siècle qui a suivi.
Extrait : "Une discussion présidée par René Lucas, président de l'association, révéla le plein accord des nombreux spécialistes et enseignants en faveur de l'introduction de l'histoire des sciences dans l'enseignement secondaire et aussi, sous une forme anecdotique, dans l'enseignement primaire. Des professeurs d'histoire et de philosophie sont intervenus pour montrer combien leur enseignement gagnerait en intérêt et en profondeur si, en enseignant les sciences, on montrait non seulement l'évolution interne des idées, mais aussi l'influence des techniques et conditions historiques sur l'évolution de la pensée scientifique"
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1989...1994. Les journées Langevin à Brest.
De 1989 à 1994 sont organisées à la faculté des sciences à Brest, à l'initiative de Jean Rosmorduc professeur d'histoire des sciences à l'Université, des "Journées Langevin" consacrées à l'enseignement de l'histoire des sciences. Lors des deuxièmes journées Langevin en 1990, Gérard Borvon, enseignant au lycée de l'Elorn à Landerneau, expose des "Exercices historiques en classe de sciences".
" rien ne vaut d'aller aux sources, de se mettre en contact aussi fréquent et complet que possible avec ceux qui ont fait la science et qui en ont le mieux représenté l'aspect vivant " écrivait Langevin.
Gérard Borvon montre que ces sources sont souvent facilement accessibles (ce qui est encore plus vrai avec le développement d'internet) et propose de les utiliser en classe (voir ci dessous).
L’histoire des sciences ne doit pas être un simple ornement. Utilisée comme un outil pour faire progresser le cours elle évite le piège du dogmatisme qui est à l’opposé de la démarche scientifique dans le même temps qu’elle inscrit les sciences comme une part entière de la culture humaine.
Le texte, extrêmement riche, s'appuie sur la conférence de Paul Langevin "L'esprit de l'enseignement scientifique" de 1904. Il se conclut par une citation de Langevin extraite de sa conférence sur "La pensée et l'action" datée de 1946.
Parmi les multiples qualificatifs qu'on puisse attribuer à Jules Verne on ne relève pas assez souvent celui, pourtant essentiel, de vulgarisateur scientifique. Dans des romans comme "vingt mille lieues sous les mers" ou dans "Robur le Conquérant", il serait fastidieux de relever la longue liste des pages dans lesquelles il décrit les découvertes techniques de son temps en n'oubliant pas de citer leurs auteurs. Ses contemporains, lecteurs des revues scientifiques à grand succès, la Nature, l'Année Scientifique..., ou encore des "Merveilles de la Science" de Louis Figuier, ne pouvaient manquer d'y retrouver un clin d’œil à leur actualité sous la forme d'un habillage narratif. Celui-ci permettant par ailleurs une ouverture à un public plus habitué à la lecture de "Causeries littéraires" qu'à celle des "Causeries Scientifiques". Ce public n'était certainement pas à l'époque celui de la jeunesse dans lequel on a voulu le cantonner par la suite.
Jules Verne ne fait pas d'anticipation dans le sens que nous donnons à ce mot aujourd'hui, il nous décrit la naissance des techniques de son temps, dont nous sommes les héritiers, et imagine leur développement. Relire Jules Verne c'est y trouver les descriptions des objets techniques utilisés, par exemple, dans le Nautilus du capitaine Nemo ou "l'Albatros" de l'ingénieur Robur. Loin d'alourdir le récit elles lui ajoute une saveur "belle époque" et nous invitent à un voyage dans le passé sans la froideur d'un discours historique académique.
A l'amateur, ou même au chercheur, attiré par l'histoire des sciences et des techniques, Jules Verne propose des pistes de recherche. Un exemple dans ce texte extrait de "Robur le Conquérant".
L'Albatros de Robur
" Ce n’est ni à la vapeur d’eau ou autres liquides, ni à l’air comprimé ou autres gaz élastiques, ni aux mélanges explosifs susceptibles de produire une action mécanique, que Robur a demandé la puissance nécessaire à soutenir et à mouvoir son appareil. C’est à l’électricité, cet agent qui sera, un jour, l’âme du monde industriel. D’ailleurs, nulle machine électromotrice pour le produire. Rien que des piles et des accumulateurs. Seulement, quels sont les éléments qui entrent dans la composition de ces piles, quels acides les mettent en activité ? C’est le secret de Robur. De même pour les accumulateurs. De quelle nature sont leurs lames positives et négatives ? On ne sait. L’ingénieur s’était bien gardé – et pour cause – de prendre un brevet d’invention. En somme, résultat non contestable : des piles d’un rendement extraordinaire, des acides dune résistance presque absolue à l’évaporation ou à la congélation, des accumulateurs qui laissent très loin les Faure-Sellon-Volckmar, enfin des courants dont les ampères se chiffrent en nombres inconnus jusqu’alors. De là, une puissance en chevaux électriques pour ainsi dire infinie…
Mais, il faut le répéter, cela appartient en propre à l’ingénieur Robur. Là-dessus il a gardé un secret absolu"
Jules Verne n'est ni le premier, ni le seul, à prédire que l'électricité "sera, un jour, l’âme du monde industriel" et il est vrai que notre 21ème siècle cherche à trouver le secret de Robur, celui des piles et accumulateurs électriques qui pourraient peut-être un jour faire voler les "plus lourd que l'air". Le curieux pourra s'arrêter sur la mention des accumulateurs "Faure-Sellon-Volckmar". C'est toute l'histoire des premiers accumulateurs depuis ceux de Gaston Planté qu'il pourra parcourir. Par exemple dans "La Physique Moderne" de Édouard Hospitalier ou encore dans la revue La Nature dans l'article : Nouveaux perfectionnements apportés aux accumulateurs électriques. L'article faisant mention de l'accumulateur "Faure-Sellon-Volckmar" date de 1882 et fait mention de l'exposition internationale d'électricité de paris en 1881. Noter que la première publication de Robur, sous forme de feuilleton, date de 1886.
La lecture de l'article permettra de constater que nos actuels accumulateurs au plomb sont les héritiers directs de ces premiers accumulateurs et qu'il serait peut-être utile d'y réfléchir avant de les mettre au rebus.
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Comme l'art ou la littérature,les sciences sont un élément à part entière de la culture humaine. Leur histoire nous éclaire sur le monde contemporain à un moment où les techniques qui en sont issues semblent échapper à la maîtrise humaine.
La connaissance de son histoire est aussi la meilleure des façons d'inviter une nouvelle génération à s'engager dans l'aventure de la recherche scientifique.
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