Henri Becquerel

Physicien français (Paris 1852-Le Croisic 1908).

Introduction

Petit-fils, fils et père de physiciens, tous polytechniciens, tous professeurs de physique au Muséum d'histoire naturelle et tous membres de l'Académie des sciences, comme il le fut lui-même, Henri Becquerel est le plus célèbre de cette fameuse lignée, grâce à sa découverte de la radioactivité.

Les Becquerel

Le grand-père d'Henri Becquerel, Antoine César (Châtillon-Coligny, Loiret, 1788-Paris 1878), après avoir participé aux campagnes d'Espagne comme officier du génie, est attiré par l'étude des phénomènes électriques. Il découvre en 1819 la piézo-électricité des cristaux, observe en 1827 l'existence de corps diamagnétiques et imagine, en 1829, la pile impolarisable à deux liquides, qui sera par la suite vulgarisée par l'Anglais John Frederic Daniell.

Son père, Alexandre Edmond (Paris 1820-Paris 1891), s'intéresse d'abord à la phosphorescence. Il étudie les substances sensibles à la lumière, puis se signale par une belle série de travaux consacrés au magnétisme ; il découvre notamment le paramagnétisme de l'oxygène. En 1866, il effectue les premières mesures de température à l'aide de la pile thermoélectrique.

Enfin, son fils Jean (Paris 1878-Pornichet 1953) consacre son activité aux propriétés optiques et magnétiques des cristaux, particulièrement aux très basses températures.

La vie d'Henri Becquerel

Élevé au Muséum d'histoire naturelle, sous l'intelligente direction de son père et de son grand-père, Henri Becquerel entre en 1872 à l'École polytechnique ; il va de là à l'école des ponts et chaussées, et en sort ingénieur en 1877. Dans l'intervalle, il a épousé la fille du physicien Jules Jamin (1818-1886), qui meurt en 1878, le laissant seul avec son fils Jean.

Dès 1875, il signale que l'action d'un champ magnétique permet de souffler l'étincelle électrique, comme le ferait un courant d'air. C'est sans doute cette découverte qui lui fait obtenir à vingt-trois ans les fonctions de répétiteur à l'École polytechnique, où il sera nommé professeur en 1895. En 1892, il occupe la chaire de physique au Muséum d'histoire naturelle. En 1889, il a été élu membre de l'Académie des sciences. En 1890, il s'est remarié avec Mlle Lorieux, fille d'un inspecteur général des mines.

Tout en s'attachant à la préparation et au perfectionnement de ses cours, Becquerel s'adonne à la recherche, pour laquelle il est exceptionnellement doué. On peut mentionner ses travaux sur la polarisation rotatoire magnétique (1876), sur la phosphorescence (1882), sur le spectre infrarouge (1883), sur l'absorption de la lumière par les cristaux (1886).

Mais la découverte des rayons X par l'Allemand Röntgen, en 1895, va le conduire à celle, bien plus importante encore, de la radioactivité.

Découverte de la radioactivité

À la séance de l'Académie des sciences du 20 janvier 1896, Henri Poincaré montre les premières radiographies, que lui a envoyées Röntgen. Becquerel demande aussitôt à son confrère quelle est exactement la région d'émission des rayons X, et Poincaré lui répond que c'est la partie de la paroi de verre frappée par les rayons cathodiques. Becquerel fait alors remarquer que les rayons cathodiques rendent le verre fluorescent, et qu'il faut chercher si certains corps excités par la lumière n'émettent pas des radiations analogues aux rayons X. Il s'attaque aussitôt à ce problème.

Parmi les nombreuses substances phosphorescentes, le choix de Becquerel se porte sur les sels d'uranyle, qui ont déjà été l'objet de nombreux travaux au laboratoire de physique du Muséum, installé dans la vieille maison de Cuvier.

Sur une plaque photographique enveloppée de papier noir, deux lamelles de sulfate double d'uranium et de potassium sont déposées ; entre l'une d'elles et la plaque est placée une pièce d'argent. Croyant naturellement qu'une excitation par la lumière est nécessaire, Becquerel expose le tout au soleil. Après une pose de quelques heures, le développement de la plaque fait apparaître une légère impression figurant les silhouettes des lamelles, ainsi que l'ombre portée par la pièce métallique. Il semble donc avoir trouvé le phénomène cherché. Mais, le 26 février, le ciel est resté couvert, et les châssis sont enfermés dans un tiroir. Le 1^er mars, le soleil reparaît. Avant de recommencer ses essais, en expérimentateur scrupuleux, Becquerel a l'idée de vérifier l'état des anciennes plaques ; à son grand étonnement, il les trouve fortement impressionnées, bien que cette fois les sels uraniques n'aient pas été soumis à l'action préalable du soleil, et n'aient par suite pas été en état de phosphorescence.

Seule explication possible : l'uranium émet continuellement, et sans qu'une exposition à la lumière soit nécessaire, un rayonnement pénétrant de nature encore inconnue. C'est ce qu'annonce Henri Becquerel à l'Académie des sciences le lendemain 2 mars 1896, ouvrant ainsi à la science un monde nouveau.

Il établit que l'activité spontanée de l'uranium est une propriété atomique, valable aussi bien pour le métal que pour tous ses composés. Il montre que les « rayons uraniques », tout comme les rayons X, rendent les gaz conducteurs, et utilise l'électroscope pour une étude quantitative. Plus tard, lorsqu'il peut disposer de polonium et de radium, beaucoup plus actifs, que lui prête Pierre Curie, il reconnaît, grâce à l'emploi de champs magnétiques, l'existence des rayons alpha et bêta, et il montre l'analogie de ce dernier rayonnement et du rayonnement cathodique. Les rayons gamma seront mis en évidence, en 1900, par le Français Paul Villard (1860-1934).

En 1903, le prix Nobel de physique est, pour la première fois, décerné à des savants français. Il est partagé entre Henri Becquerel, pour cette découverte, et Pierre et Marie Curie, pour leurs travaux en résultant.

Loin d'avoir été fortuite, cette découverte est due à l'intuition géniale, à la méthode de travail minutieuse et à l'habileté expérimentale de son auteur. Mais on doit aussi reconnaître qu'elle avait été préparée par la continuité des travaux accomplis de père en fils dans le même laboratoire. Comme Henri Becquerel se plaisait à le dire : « La découverte de la radioactivité devait être faite dans le laboratoire du Muséum, et si mon père avait vécu en 1896, c'est lui qui en aurait été l'auteur. »