Il y a 100 ans : Marie Curie isole le radium
Publié le:09/02/2010

Scientifique d’exception, Marie Curie a contribué à changer notre vision du monde... et des femmes.

Maria Slodowska est née, sous le signe des sciences, en 1867 à Varsovie, d’un père professeur de mathématiques et d’une mère institutrice. Brillante élève, elle excelle dans toutes les matières et obtient son diplôme de fin d’études avec une médaille d’or en 1883. Mais dans la Pologne dominée par la Russie, l’accès des universités est interdit aux femmes. Maria doit s’exiler à Paris en 1892 pour poursuivre ses études de sciences à la Sorbonne.

Pierre et Marie, un couple « rayonnant »

Sur les bancs de la prestigieuse université parisienne, elle rencontre Pierre Curie avec lequel elle se découvre de nombreux « atomes crochus » : le jeune physicien a déjà publié plusieurs travaux importants sur les infrarouges, la piézo-électricité, le principe de symétrie générale dans les phénomènes physiques et le magnétisme, avec notamment une loi qui porte son nom. Leur passion commune pour les sciences se conclue par un mariage en 1895. Marie Curie obtient la nationalité française, passe ses licences (en physique et mathématiques) et est reçue première à l’agrégation de physique en 1896. L’année suivante, elle donne naissance à Irène, qui s’illustrera plus tard, elle aussi, dans la recherche en sciences physiques.

Le couple Curie mène une vie très simple, de laquelle est exclue toute préoccupation mondaine et qu'ils consacrent entièrement au travail. Leur seule détente consiste en de longues randonnées à bicyclette à la campagne.

Des rayons uraniques à la radioactivité

Au printemps 1896, Henri Becquerel met en évidence un phénomène bien mystérieux : l'uranium émet continuellement, et sans qu'une exposition à la lumière soit nécessaire, un rayonnement pénétrant de nature encore inconnue. Marie Curie choisit comme sujet de thèse l'étude de ces rayonnements, que l’on nomme alors « rayons uraniques ». Elle les observe d’abord sur le thorium et remarque l'intensité anormalement élevée du rayonnement émis par certaines impuretés de la pechblende, minerai d'uranium.

C'est alors que Pierre Curie abandonne son travail sur les cristaux pour assister sa femme dans l'étude de ce phénomène. Cette étude aboutit, après un travail acharné, à la découverte successive, en 1898, de deux radioéléments nouveaux, le polonium, ainsi baptisé en hommage au pays natal de Marie, et le radium.

Mais ceux-ci n'existent dans le minerai qu'à l'état de traces infimes ; on sait, aujourd'hui, qu'une tonne de pechblende n'en renferme qu'un milligramme.

Isoler le radium

Pour cette recherche, Marie Curie avait eu la chance de recevoir du gouvernement austro-hongrois, par l'entremise d'un ancien collaborateur viennois, une tonne de minerai provenant des gisements de Joachimsthal, qui étaient alors les seules mines d'uranium exploitées dans le monde. En Bohême, on extrayait les sels d'uranium de la pechblende et l'on rejetait la majeure partie des roches préalablement broyées ; ce sont ces matériaux de rejet qui furent expédiés gratuitement. Pendant trois ans, nos chercheurs se livrent à un travail de séparation pénible et délicat ; ils l'effectuent dans un hangar abandonné, dépourvu de tout aménagement. Ils découvrent la radioactivité induite, provoquée par le radium, ou plutôt par son émanation, sur les corps qui l'environnent. En 1902, enfin, Marie Curie réussit à préparer un décigramme de chlorure de radium pur et à déterminer la masse atomique de cet élément. Elle présente ce résultat dans sa thèse de doctorat, soutenue en 1903. Plus tard, en 1910, avec l'aide de André Louis Debierne, elle isolera le radium à l'état métallique grâce à l'électrolyse de son chlorure avec emploi d'une cathode de mercure.

Prix Nobel en série

Ces découvertes, qui ouvrent à la physique un domaine entièrement nouveau, valent aux deux époux, en commun avec Henri Becquerel, le prix Nobel de physique en 1903. Pierre Curie meurt brusquement en 1906, écrasé par un camion sortant du Pont-Neuf. Marie Curie le remplace dans sa chaire à la Sorbonne ; c'est la première fois qu'une femme occupe un tel poste. Elle poursuit l'œuvre commune et se voit attribuer, cette fois seule, le prix Nobel de chimie en 1911.

Mais l'émanation du radium, dans l'ambiance de laquelle elle vivait depuis tant d'années, a finalement raison de la santé de Marie Curie, qui, frappée d'anémie pernicieuse, s'éteint en 1934 dans un sanatorium de Sancellemoz.

C'est en mémoire de ces deux illustres savants que le nom de curie a été adopté pour désigner l'unité de radioactivité et que l'élément chimique numéro 96 a été baptisé curium.

Au cœur de la matière

Un modèle pour le noyau des atomes

La découverte, presque par hasard, de la radioactivité par H. Becquerel en 1896 a entraîné une révolution dans la connaissance de la nature de la matière. Elle a montré que les noyaux atomiques ne sont pas tous stables : certains d'entre eux, dits « radioactifs », éjectent de minuscules projectiles sous forme de rayons pénétrants ; de plus, une telle émission change leur nature. On en a déduit que les éléments ne sont pas vraiment « élémentaires » et que les atomes sont composés d'« éléments » plus petits.

Suite à la découverte du radium par P. et M. Curie en 1898, il est vite apparu qu'il existe trois sortes de radioactivité. À chacune d'elles correspond une transformation différente des noyaux. L'étude de la radioactivité et celle des rayonnements ont aussi largement contribué à comprendre la structure des noyaux. Ceux-ci ne sont pas des objets simples : ils sont composés de deux sortes de particules, les protons et les neutrons. La façon dont ceux-ci se combinent a conduit à la notion d'isotope, à l'étude des conditions de stabilité des noyaux.

Les applications

La radioactivité connaît de nombreuses applications scientifiques et techniques. En géochimie isotopique, par exemple, elle permet de dater des roches, par la mesure de l'abondance respective de couples « père-fils », ou des échantillons contenant de la matière organique récente, par la technique du carbone 14 (datation).

Mais la radioactivité présente aussi des dangers : elle peut détruire les molécules biologiques, entraînant chez les êtres vivants des conséquences néfastes voire fatales (anémies, cancers…) ou bénéfiques (traitement des cancers par cobaltothérapie ou curiethérapie, diagnostics).

Marie Curie, une femme d’exception

Le parcours de Marie Curie est en tous points remarquable : elle est première de sa promotion en licence et à l’agrégation de sciences physiques, un domaine plutôt masculin. Le prix Nobel qu’elle partage avec son mari et Becquerel est, certes, le premier prix Nobel de physique français, mais c’est également le premier à être attribué à une femme, toutes disciplines confondues. Marie Curie est également la première femme à enseigner à la Sorbonne et la première scientifique à recevoir deux prix Nobel pour ses travaux. Elle est la seule femme au congrès Solvay en 1911, qui réunit les plus grands physiciens de l’époque : Einstein, Planck, Rutherford… Pendant la Première Guerre mondiale, Marie Curie organise les services radiologiques aux armées. Et, en 1921, c'est la création de la Fondation Curie, département des applications thérapeutiques et médicales de l'Institut du radium, lui-même fondé dès 1909.

Marie Curie est un modèle pour de nombreuses femmes du début du XX^e siècle et celles-ci le lui rendent bien : au cours des années 1920, deux collectes auprès des Américaines lui permettent de financer ses recherches. Enfin, en 1995 ses cendres et celles de son mari ont été transférées au Panthéon.