Marie Curie et la découverte de la radioactivité « Marie Curie ne fut pas seulement la première femme à recevoir un prix Nobel et la seule à en recevoir deux, mais aussi la première à être diplômée en sciences à la Sorbonne, la première à obtenir un doctorat de sciences en France, la première à avoir une chaire… » Rosa Montero, L’idée ridicule de ne plus jamais te revoir

et la découverte des rayons X 1895 - Wilhem ROENTGEN et la découverte des rayons X Professeur prussien, directeur de l'Institut de physique de Wurzburg Le 8 Novembre 1895, ayant recouvert d'un carton noir un appareil qu'il utilisait pour étudier les phénomènes électriques, il s'aperçoit qu'un écran placé à proximité devient fluorescent. De plus, sa main passant derrière l'écran fait apparaître l'ombre de ses os !

Cette découverte lui vaut le premier prix Nobel de physique en 1901. Le laboratoire de Wilhelm Roentgen Aujourd'hui, ces rayons X sont connus comme étant un rayonnement électromagnétique au même titre que la lumière. Très intrigué, il répète ses expériences pendant tout le mois de décembre, n'en parlant à personne, confiant seulement à sa femme que ce qu'il étudie fera croire qu'il est devenu fou ! Ce n'est qu‘à la fin du mois de décembre qu'il publie un court article annonçant une nouvelle retentissante : l'existence d'un rayonnement étrange et inconnu et que l'on appela donc très vite "rayons X". Cette découverte lui vaut le premier prix Nobel de physique en 1901.

La radioactivité se dévoile 1896 – Henri BECQUEREL La radioactivité se dévoile Henri BECQUEREL apprenant la découverte de Roentgen décide d'étudier l'existence d'une possible relation entre le phénomène de fluorescence et ces fameux rayons X.

La radioactivité se dévoile 1896 – Henri BECQUEREL La radioactivité se dévoile Il étudie alors la fluorescence des sels d'uranium : une fois exposés à la lumière du soleil ces sels sont capables de ré-émettre de la lumière visible : c'est la fluorescence.

La radioactivité se dévoile 1896 – Henri BECQUEREL La radioactivité se dévoile La semaine suivante, le ciel est couvert sur Paris. Il est impossible d'exposer les sels d'uranium. Becquerel range donc son uranium et ses plaques photographiques dans un tiroir pendant plusieurs jours. Au développement, stupéfait, il constate que les plaques sont impressionnées. Cela n’est pas due à la fluorescence ! Becquerel sort ses sels d'uranium au soleil, puis les place contre des plaques photo recouvertes d'un carton noir. Les plaques sont impressionnées : les sels d'uranium ont émis des rayons X. Eclairés ou non, les sels d’uranium produisent un rayonnement dont les propriétés ne correspondent aux rayons X : le rayonnement radioactif est découvert par hasard ! Les matériaux fluorescents seraient-ils aussi émetteurs de rayons X ? Des rayons provenant d'une substance inerte ! Des rayons émis spontanément sans que l'on apporte la moindre énergie!... Quel étrange phénomène! Becquerel les baptise "rayons U" et continue à étudier ces rayons étranges, mais en utilisant uniquement les sels d'uranium. Cela l'empêchera d'accomplir le grand pas réalisé par Pierre et Marie Curie. Son rôle s'arrête là. Il aura été "l'allumeur de l'étoile".

La radioactivité est née 1897 – Marie et Pierre Curie La radioactivité est née A partir de plusieurs tonnes de minerai de pechblende, Pierre et Marie extraient à la main quelques milligrammes d'une autre substance, qui mesurée avec une balance à quartz piézoélectrique, se révèle 2,5 millions de fois plus radioactive que l'uranium : le radium Pour cette découverte, Pierre et Marie Curie reçoivent le prix Nobel de physique en 1903

Des problèmes fondamentaux demeurent : 3 types de rayonnement sont identifiés : les rayons , très peu pénétrants les rayons , assez pénétrants les rayons , très pénétrants Marie Curie comprenant que ces rayonnements sont une propriété générale de la matière, elle leur donne le nom de radioactivité (du latin radius, rayon). Quelle est la nature des rayonnements émis ? Quelle est l’origine de ces rayonnements ? Traces de radium 88

La transformation spontanée 1903 – Ernest RUTHERFORD La transformation spontanée Les rayonnements ont pour origine une transformation spontanée d’un élément en un autre

Plutonium 239 t1/2=24 110 ans Désintégration  Uranium 235 t1/2=704 000 000 ans Désintégration  Thorium 231 t1/2=25,2 heures Désintégration  Thorium 227 t1/2=18,72 jours Désintégration  Actinium t1/2=21,8 ans Désintégration  Protactinium 231 t1/2=32 700 ans Désintégration  Radium 223 t1/2= 11,43 jours Désintégration  Radon 219 t1/2=3,96 sec Désintégration  Polonium 215 t1/2=1,78ms Désintégration  Il manque le Thallium 207 avant le lead de t1/2=4,77min Thallium 207 Stable Bismuth 211 t1/2=2,15min Désintégration  Plomb 211 t1/2=36,1min Désintégration 

1908 – Ernest RUTHERFORD La découverte du noyau En bombardant de minces feuilles d’or avec des particules , il constate que certaines sont fortement déviées Il y a un noyau très dense au centre de l’atome

Le noyau est radioactif 1910 – Niels BOHR Le noyau est radioactif Chadwick et la découverte du neutron Ce sont les noyaux des atomes et non les atomes eux-mêmes qui sont radioactifs

Frédéric et Irène Joliot-Curie La suite de l'histoire est faites de longues et patientes études jalonnées de nombreux progrès fondamentaux dans la compréhension de la matière. Chadwick Rutherford Paul Villard Pierre et Marie Curie La radioactivité est de trois types:    Frédéric et Irène Joliot-Curie Marsden Geiger Pauli 1932: enfin on comprend la structure du noyau des atomes. C'est un mélange de protons et de neutrons. Ces derniers viennent d'être mis en évidence par Chadwick. Le noyau atomique fut decouvert autour de 1911 grace, entre autres, a Rutherford, Geiger et Marsden. Sa connaissance progresse a une vitesse prodigieuse: en 1932, James Chadwick decouvre le neutron, tandis qu'Irene et Frederic Joliot-Curie, l'ayant observe, ne l'avaient pas reconnu comme une nouvelle particule. En 1932 , on connaît toutes les particules qui composent l’atome

Les différents types de désintégrations radioactives

Les applications du Radium

La scintigraphie La radiothérapie

Explosion de la centrale de Tchernobyl en 1986 Hiroshima et Nagasaki les premiers radiologues utilisaient cet appareillage, dit machine statique de production de rayons X.

Centrale nucléaire et radioprotection

Accélérateur pour la datation Datation au carbone 14 Accélérateur pour la datation

Conception et bibliographie Thierry LAURENT – Lycée Libergier – Reims P. SALLIOT – Lycée Herriot - Lyon Sources : IN2P3 http://wwwlapp.in2p3.fr http://www.laradioactivite.com Photographies libres de droit