Henri Becquerel a changé la physique par accident. En 1896, il étudiait la phosphorescence des sels d’uranium. Il a enveloppé des plaques photographiques dans du papier noir. Il a placé l’uranium dessus. Il les gardait dans un tiroir sombre. Il s’attendait à ce que la lumière du soleil déclenche l’effet. Il a plu pendant plusieurs jours à Paris. Pas de soleil.
Il a quand même développé les planches. Les images étaient saisissantes. L’uranium avait émis des radiations sans énergie extérieure. Ce n’était pas de la phosphorescence. C’était quelque chose de nouveau. Il les appelait « rayons uraniques ». On parle désormais de radioactivité.
Cette découverte a réécrit les règles de la matière. Les atomes n’étaient ni solides ni stables. Ils pourraient se décomposer. Ils pourraient libérer de l’énergie. Cette perspicacité lui a valu une part du prix Nobel de physique de 1903. Il partage l’honneur avec Pierre et Marie Curie.
Une dynastie de scientifiques
Becquerel n’était pas une exception. Il est issu d’une lignée de physiciens. Quatre générations ont contribué à la science.
Son grand-père, Antoine-César Becquerel, a étudié l’électrochimie. Il a travaillé sur la manière dont l’électricité affecte les réactions chimiques. Son père, Alexandre-Edmond Becquerel, élargit ce travail. Il découvre l’effet photovoltaïque. C’est ainsi que les cellules solaires convertissent aujourd’hui la lumière en électricité.
Henri a suivi cette voie. Il a étudié à l’École Polytechnique et à l’École des Ponts et Chaussées. Il rejoint son père au Musée d’Histoire Naturelle de Paris. Il devient professeur au Conservatoire National des Arts et Métiers. Il a également enseigné à la Sorbonne.
Son fils, Jean Becquerel, perpétue la tradition familiale. Jean a étudié l’absorption des rayons X par les gaz. Il a partagé le prix Nobel de physique de 1908 avec son père. Les Becquerel ont dominé la physique française pendant plus d’un demi-siècle.
Le chemin de la découverte
Comment Becquerel a-t-il découvert la radioactivité ? Le processus était itératif. Il a commencé avec la découverte des rayons X par Wilhelm Röntgen en 1895. Röntgen a remarqué que ces rayons traversaient la matière. Il se demandait si d’autres matériaux faisaient de même.
Becquerel a testé les sels d’uranium. Il supposait qu’ils avaient d’abord besoin de la lumière du soleil pour briller. C’était une fausse hypothèse. La pluie l’a obligé à sauter l’étape d’exposition au soleil. Les assiettes étaient encore embuées. L’uranium émettait des rayons en continu.
Cela a conduit à une distinction clé. Les rayons X proviennent de l’extérieur de l’atome. La radioactivité vient de l’intérieur. L’atome lui-même est instable. Il se dégrade avec le temps.
Pourquoi est-ce important ? La radioactivité explique la chaleur dans le noyau terrestre. Il alimente les étoiles. Cela nous permet de dater des objets anciens. Il traite le cancer. Cela crée également des déchets nucléaires. Cette découverte était une arme à double tranchant.
Héritage et impact
Becquerel est décédé en 1908. Il avait 55 ans. Le domaine qu’il a ouvert a explosé en taille. Marie Curie a inventé le terme « radioactivité ». Elle a isolé le polonium et le radium. Ernest Rutherford a cartographié le noyau atomique.
La lignée de la famille Becquerel s’est terminée avec Jean. Mais la science perdure. Chaque fois que nous utilisons un détecteur de fumée ou datatons un fossile, nous utilisons la découverte de Becquerel.
L’histoire de sa découverte est souvent racontée comme une chance. C’était un accident de réunion de préparation. Il avait le
L’ingénieur qui a accidentellement découvert de la radioactivité
Henri Becquerel n’était pas exactement fait pour tomber sur une force fondamentale de la nature. C’était un homme structuré. Après ses études au lycée Louis-le-Grand, il entre à l’École Polytechnique (1872-1874) puis à l’École des Ponts et Chaussées (1874-1877). C’est de l’ingénierie. Il a passé des décennies comme ingénieur au Département des ponts et des routes, pour finalement devenir ingénieur en chef en 1894.
Son côté académique est venu plus tard. En 1876, il débute comme professeur assistant à l’École Polytechnique. En 1895, il occupait la chaire de physique. Il a également travaillé comme assistant naturaliste de son père au musée, reprenant la chaire de physique à la mort de son père. C’était une vie de rigueur scientifique constante et prévisible.
Pourquoi la phosphorescence était une fausse piste
La fin du XIXe siècle était obsédée par l’électricité, le magnétisme et la lumière. Les premiers travaux de Becquerel s’inscrivaient parfaitement dans ce cadre. Il étudiait la façon dont les champs magnétiques faisaient tourner la lumière polarisée dans un plan – un sujet que Michael Faraday avait ouvert et auquel son propre père avait contribué. Il a étudié le rayonnement infrarouge et la manière dont les cristaux phosphorescents agissaient sous l’action d’une stimulation infrarouge.
Sa grande décision a été d’étendre les travaux de son père sur les composés de l’uranium. Il voulait comprendre le lien entre l’absorption de la lumière et l’émission de phosphorescence. Il était bon dans ce domaine. Respectable, même. Membre de l’Académie des Sciences depuis 1889. Mais la véritable récompense ne réside pas dans ses travaux passés. C’était dans sa familiarité avec les sels d’uranium et dans son habileté avec les plaques photographiques.
La découverte accidentelle
Wilhelm Röntgen a découvert les rayons X à la fin de 1895. Cela a tout changé. Röntgen avait découvert que les rayons X provenaient d’un tube à vide en verre où frappaient les rayons cathodiques. Becquerel se demandait : y avait-il un lien fondamental entre le rayonnement invisible et la lumière visible ? Tous les matériaux luminescents pourraient-ils émettre des rayons X s’ils sont stimulés correctement ?
Il a testé ça. Configuration simple. Cristaux phosphorescents sur une plaque photographique. L’assiette était enveloppée dans du papier opaque. Seul un rayonnement pénétrant pouvait passer. Il a exposé l’installation au soleil pendant des heures. Cela a excité les cristaux.
Lorsqu’il a développé le film, il y avait des silhouettes. Les échantillons de minéraux sont apparus. Parfois, il mettait une pièce de monnaie ou une découpe de métal entre le cristal et le papier. Le métal est également apparu.
Il en rend compte à l’Académie des Sciences le 24 février 1896. Il constate que les sels d’uranium sont particulièrement actifs.
Voici la tournure. Il pensait avoir prouvé que les substances luminescentes émettaient quelque chose de similaire aux rayons X. Mais la semaine suivante, les choses sont devenues bizarres.
Il a laissé ses sels d’uranium et ses plaques photographiques dans un tiroir. Pas de soleil. Pas de stimulation ultraviolette. Aucune phosphorescence.
Lorsqu’il développa les plaques plus tard, les images étaient toujours là. Plus fort que prévu. Les sels d’uranium éjectaient un rayonnement pénétrant sans être excités par la lumière du soleil.
Becquerel était confus. Il a postulé une « forme de phosphorescence invisible à longue durée de vie ». Plus tard, lorsqu’il a retracé l’activité jusqu’à l’uranium métal, il l’a appelé « phosphorescence métallique ». Il ne l’a pas vu pour ce que c’était. Il vit une version étrange de quelque chose qu’il avait déjà compris.
Les années tranquilles (1896-1898)
Becquerel a publié sept articles sur ce sujet en 1896. Deux en 1897. Aucun en 1898.
Cette baisse n’est pas due au fait qu’il a arrêté de travailler. C’est parce que le monde scientifique s’en est désintéressé. Les années 1890 furent remplies d’études sur les rayonnements. Rayons cathodiques. Rayons X. Rayons canaux. Ondes radio. Lumière de ver luisant.
Les rayons X étaient la star. Ils ont fait des photos plus nettes. Ils étaient plus rapides. En comparaison, les « rayons » de Becquerel semblaient moins significatifs. Il est retourné à son ingénierie. Il est revenu à la phosphorescence.
Il a fallu quelqu’un d’autre pour le réveiller.
En 1898, Gerhard Carl Schmidt et Marie Curie découvrirent indépendamment que le thorium était également radioactif. Puis Pierre et Marie Curie, avec Gustave Bémont, découvrent le polonium et le radium. Soudain, le monde a réalisé qu’il ne s’agissait pas d’un effet secondaire bizarre de la phosphorescence. C’était une propriété de certains éléments.
Becquerel fut réveillé. L’importance de sa découverte a finalement fait mouche.
Définir le phénomène
Becquerel est revenu sur le terrain qu’il avait accidentellement créé. Il a apporté trois contributions clés qui ont défini ce qu’était réellement la radioactivité.
1. La particule bêta
En 1899 et 1900, il mesura la déviation des particules bêta dans des champs électriques et magnétiques. Il a calculé le rapport charge/masse. Il correspondait à l’électron récemment identifié par Joseph John Thomson. Becquerel a montré que les particules bêta étaient des électrons. Cela reliait la structure atomique au rayonnement externe.
2. Désintégration radioactive et transmutation
Il a découvert « l’uranium X », une substance active contenue dans l’uranium. Avec le temps, il a perdu sa capacité à rayonner. L’uranium lui-même, inactif lorsqu’il était frais, a fini par retrouver sa radioactivité.
Ernest Rutherford et Frederick Soddy ont observé un comportement similaire dans le thorium. Ils ont développé la théorie de la transformation de la radioactivité. Un élément se transmue spontanément en un autre. Changement chimique subatomique. Les observations de Becquerel ont jeté les bases de cette idée révolutionnaire.
3. Effets physiologiques
Il a remarqué que les radiations affectaient les tissus vivants. En 1901, il signala une brûlure qu’il avait subie en transportant un échantillon de radium des Curies dans la poche de sa veste. Ce n’était pas seulement une curiosité scientifique. C’était un danger. C’était aussi un outil potentiel. Les médecins ont commencé à enquêter sur ces brûlures. Cela a conduit à l’utilisation médicale de la radiothérapie.
L’héritage de l’accident
Becquerel partagea le prix Nobel de physique de 1903 avec les Curie. Il a reçu d’autres médailles. Les sociétés étrangères l’ont élu dans leurs rangs. L’Académie française des sciences le nomme président et secrétaire permanent.
Il n’avait pas pour objectif de changer la physique. Il entreprit de tester une hypothèse sur la lumière et la phosphorescence. Il s’était trompé sur le mécanisme. Il pensait que c’était une forme de lumière. Ce n’était pas le cas. C’était la désintégration nucléaire.
Mais ses compétences pratiques avec les composés de l’uranium et les plaques photographiques l’ont mis au bon endroit au bon moment. Le reste du monde scientifique s’intéressait aux rayons X. Il regardait son tiroir.
Le monde n’a pas compris ce qu’il avait découvert jusqu’à ce que les Curie en élargissent la portée. Jusque-là, ce n’était qu’une curiosité. Une étrange phosphorescence persistante.
Il a prouvé que la matière pouvait émettre de l’énergie sans source externe. Ce fut une révolution tranquille. Celui qui a commencé par une journée nuageuse à Paris et une plaque photographique emballée.
