Marie Curie : Un rayonnement qui a changé le monde
Marie Curie est une figure emblématique de la science moderne. Seule personne à avoir reçu deux prix Nobel dans deux domaines scientifiques différents (physique et chimie), elle a révolutionné notre compréhension de la matière et ouvert la voie à la physique nucléaire et à la radiothérapie.
"Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre."
1. Une vie dédiée à la science
Maria grandit dans une Pologne sous domination russe. Malgré son brillant intellect et une médaille d'or à la fin de ses études secondaires, l'université lui est fermée car elle est une femme. Refusant cette fatalité, elle pactise avec sa sœur Bronia : elle travaillera pour financer les études de médecine de sa sœur à Paris, puis Bronia l'aidera à son tour.
Elle rejoint finalement Paris et la Sorbonne, où elle excelle. Elle décroche une licence de physique (major de promotion) puis de mathématiques. C'est là qu'elle rencontre Pierre Curie, physicien reconnu pour ses travaux sur la piézoélectricité. Unis par leur passion commune, ils se marient en 1895. Maria devient Marie Curie.
Pour sa thèse, Marie s'intéresse aux "rayons uraniques" découverts par Henri Becquerel. Dans un hangar humide et glacial, elle analyse des minerais et fait une observation capitale : la pechblende est beaucoup plus active que l'uranium pur qu'elle contient. Sa déduction est audacieuse : ce minerai doit cacher un autre élément, inconnu et bien plus puissant.
2. La découverte du Polonium et du Radium
Pierre abandonne ses recherches pour rejoindre Marie. Ensemble, ils traitent des tonnes de pechblende à la main, dans des conditions épuisantes. En juillet 1898, ils annoncent la découverte du Polonium (nommé en hommage à la Pologne). En décembre, ils révèlent l'existence du Radium.
💡 Le saviez-vous ?
C'est Marie Curie qui invente le terme radioactivité pour décrire ce rayonnement spontané émis par certains noyaux atomiques instables.
Uranium (U)
Numéro atomique : 92
Métal lourd gris-argenté. C'est l'élément naturel le plus lourd présent en quantité significative sur Terre. Il est faiblement radioactif.
Polonium (Po)
Numéro atomique : 84
Métal radioactif rare et extrêmement toxique. Il émet beaucoup de chaleur (140W/g) due à son intense radioactivité alpha.
Radium (Ra)
Numéro atomique : 88
Métal alcalino-terreux blanc pur, mais qui noircit à l'air. Il est environ un million de fois plus radioactif que l'uranium et brille d'une faible lueur bleue.
La consécration arrive en 1903 : Marie Curie reçoit le prix Nobel de physique avec Pierre et Henri Becquerel. Elle est la première femme de l'histoire à recevoir cette distinction.
3. La radioactivité expliquée
Mais qu'est-ce que la radioactivité ? C'est un phénomène fascinant qui se déroule au cœur même de la matière.
Imaginez le noyau d'un atome comme une grappe de raisins (protons et neutrons). Dans la plupart des éléments, cette grappe est stable. Mais pour certains atomes "lourds" comme l'uranium, la grappe est trop grosse, instable, prête à éclater.
Pour retrouver son calme, ce noyau instable va expulser violemment un morceau de lui-même ou un flash d'énergie pure. C'est cette expulsion que l'on appelle la radioactivité. Le noyau se transforme alors (on dit qu'il se "désintègre") pour devenir un autre élément chimique.
Il existe trois façons principales pour un noyau de se calmer, trois types de "rayons" :
- Rayonnement Alpha (α) : Le noyau éjecte une particule lourde (2 protons + 2 neutrons). C'est peu pénétrant (une feuille de papier l'arrête).
- Rayonnement Bêta (β) : Le noyau éjecte un électron (ou un positron). C'est plus pénétrant (une feuille d'aluminium l'arrête).
- Rayonnement Gamma (γ) : C'est de la lumière très énergétique (comme des rayons X mais en plus puissant). C'est très pénétrant (il faut du plomb ou du béton pour l'arrêter).
📐 Focus Terminale : Loi de décroissance
La désintégration d'un noyau individuel est un processus totalement aléatoire. Il est impossible de prévoir quand un atome précis va se désintégrer.
En revanche, à l'échelle macroscopique (sur un échantillon contenant un très grand nombre de noyaux), ce phénomène suit une loi statistique rigoureuse.
Soit un échantillon contenant \(N_0\) noyaux radioactifs à l'instant \(t=0\). Le nombre \(N(t)\) de noyaux restants (non désintégrés) à l'instant \(t\) évolue selon une loi exponentielle : \[ N(t) = N_0 e^{-\lambda t} \] où \(\lambda\) (lambda) est la constante de désintégration, caractéristique de l'isotope (en \(s^{-1}\)).
Activité et Demi-vie :
L'activité \(A(t)\) de l'échantillon représente le nombre de désintégrations par seconde. Elle s'exprime en Becquerels (Bq) :
\[ A(t) = \lambda N(t) \]
La demi-vie \(t_{1/2}\) est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux de l'échantillon se sont désintégrés. Elle est liée à \(\lambda\) par la relation :
\[ t_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \]
4. Et après ?
Le 19 avril 1906, Pierre Curie meurt accidentellement. Dévastée, Marie reprend sa chaire à la Sorbonne, devenant la première femme professeure de l'université.
En 1911, alors qu'elle reçoit son second prix Nobel, de chimie cette fois-ci, elle est violemment attaquée par la presse pour sa liaison avec le physicien Paul Langevin, alors déjà marié.
Mais la guerre de 1914 balaye toutes les polémiques. Marie suspend ses recherches et organise, avec sa fille Irène, des unités chirurgicales mobiles : les « Petites Curies ». Sillonnant le front, elle permet de radiographier plus d'un million de blessés.
📐 Focus Prépa : Rayons X vs Rayons Gamma
Pendant la guerre, Marie Curie utilise des rayons X. Quelle est la différence avec les rayons Gamma (\(\gamma\)) de la radioactivité ?
C'est une question d'origine :
- Les rayons Gamma proviennent du noyau de l'atome lors de sa désexcitation.
- Les rayons X proviennent du cortège électronique (les électrons) lors de transitions énergétiques.
Bien qu'ils soient tous deux des ondes électromagnétiques de haute énergie, leur source est fondamentalement différente !
Après la guerre, devenue une icône mondiale, elle côtoie les plus grands esprits de son temps, comme Einstein, lors des célèbres conseils Solvay.
Épuisée par des décennies de manipulation du radium, elle s'éteint le 4 juillet 1934. Elle repose aujourd'hui au Panthéon, première femme à y entrer pour ses propres mérites.
❤️ Le saviez-vous ?
L'amour a eu le dernier mot sur le scandale de 1911 : des décennies plus tard, Hélène Joliot-Curie (la petite-fille de Marie) a épousé Michel Langevin (le petit-fils de Paul). Les deux familles se sont ainsi finalement unies.