Marie Slodowska - Curie, physicienne et chimiste franco-polonaise, 1867-1934
 Le 7 novembre 1867 - 2006
Marie Slodowska est née à Varsovie le 7 novembre 1867, dans une Pologne déchirée entre les empires allemand et russe. Malgré ses brillants résultats scolaires, les universités lui sont fermées car... elle est une femme.
Il lui faut s’exiler à Paris pour étudier les sciences à la Sorbonne. Elle rencontre alors Pierre Curie, jeune enseignant à l’Ecole de Physique et Chimie Industrielle. Marie l’épouse, bien que ce mariage l’éloigne de sa famille restée en Pologne.
Le couple se passionne pour les derniers résultats d’Henri Becquerel : l’uranium émet spontanément un rayonnement qui impressionne les plaques photographiques. D’où l’uranium tire-t-il l’énergie de ce rayonnement ? Marie Curie entame une thèse pour savoir si cette activité de rayonnement, ou « radioactivité » comme elle la nomme, est spécifique à l’uranium. A partir de différents instruments, dont certains élaborés par Pierre Curie, elle conçoit des dispositifs ingénieux pour convertir en un courant électrique mesurable la radioactivité de divers minerais d’uranium.
L’un d’eux, la pechblende, se révèle plus radioactif que l’uranium pur ! Pour les Curie, d’autres éléments chimiques, plus radioactifs que l’uranium, sont mêlés à ce dernier dans le minerai, ce qu’ils prouvent en isolant ces nouveaux éléments, présents en quantité infime dans la pechblende. Ils les nomment polonium, en l’honneur de la patrie de Marie, et radium, pour l’intensité de sa radioactivité, 400 fois supérieure à celle de l’uranium !
En 1903, les Curie reçoivent avec Becquerel le Prix Nobel de Physique.
Sans remettre en cause l’existence de la radioactivité, certains scientifiques pensent alors que le radium n’est pas un élément chimique digne de figurer dans le tableau périodique de Mendeleïev. Les Curie se consacrent à l’étude du radium pour prouver le contraire. Tandis que Pierre étudie ses propriétés chimiques, proches de celles du baryum, Marie se lance dans un travail titanesque : il faut amener des tonnes de minerai d’uranium en plein cœur de Paris, puis en extraire le radium en exploitant son intense radioactivité.
En 1902, elle obtient un décigramme de chlorure de radium et détermine la masse atomique du radium. Cela le place dans la même colonne que le baryum au sein de la classification de Mendeleïev, en accord avec ses propriétés chimiques. L’élément radium existe bel et bien ! Marie Curie recevra le Prix Nobel de Chimie en 1911. Seule, parce que ce travail est essentiellement le sien, mais aussi parce que Pierre est mort en 1906.
Marie Curie portera longtemps le deuil de son mari. Elle continuera pendant un an à lui écrire des lettres pour supporter son absence. Elle reprendra la chaire de Pierre Curie à l’Université de Paris (une première !) et lui succédera comme directrice de laboratoire. Elle meurt en 1934 d’une leucémie causée par des années de manipulation de substances radioactives sans aucune protection.
On comprend maintenant l’origine de la radioactivité.
On sait que l’atome est composé d’un noyau entouré d’un nuage d’électrons, et que ce noyau est constitué de protons et de neutrons. Un neutron parvient parfois à se désintégrer en proton (c’est la radioactivité beta). Le noyau, devenu instable, émet divers rayonnements ou particules, avant de se transformer en un autre noyau. Ainsi, l’uranium se désintègre en radium ou en polonium, qui eux mêmes se désintègrent... selon une chaîne aboutissant au plomb, stable.
La stabilité et la structure de certains noyaux restent mal comprises, par manque d’informations sur la force qui lie les protons et neutrons au sein du noyau : l’interaction forte. Les physiciens nucléaires du CNRS cherchent donc à déterminer l’équation d’état de la matière nucléaire, c’est-à-dire les relations entre différents paramètres globaux décrivant le noyau. Exactement comme on décrit l’eau, liquide et vapeur, par sa température, sa pression... Pour cela, on utilise des accélérateurs, comme le GANIL (Caen) ou le LHC (Genève), en procédant à des collisions d’ions lourds, c’est-à-dire des noyaux atomiques de masse élevée, pour étudier le comportement de la matière nucléaire à haute densité et température.
Ces recherches ont des applications en astrophysique. En fin de vie, une étoile massive a consumé les éléments légers, comme l’hydrogène, qui lui permettaient de briller. Elle s’effondre alors sur elle-même par gravité. Dans son cœur, soumis à haute pression, les protons se combinent avec les électrons pour donner des neutrons selon une réaction inverse de la radioactivité beta. On aboutit à une étoile à neutrons, qui peut posséder un champ magnétique très intense (magnétar), ou émettre des jets lumineux très puissants à intervalles réguliers (pulsar). Pour comprendre ces phénomènes, il faut savoir ce qui agite le cœur d’une étoile à neutrons, qui est un entassement très dense de neutrons : une cuillère à café en pèserait un milliard de tonnes ! La clé de l’énigme réside dans l’équation d’état de la matière nucléaire...
La physique nucléaire est aussi exploitée en médecine.
Outre la radiothérapie qui brûle les tumeurs par exposition à des sources radioactives, on perfectionne actuellement dans plusieurs laboratoires du CNRS la détection de traceurs radioactifs. Ces traceurs, injectés au patient, s’accumulent dans les tumeurs cancéreuses. Il faut alors détecter les rayonnements radioactifs très faibles de ces traceurs à l’aide de caméras de haute précision, afin d’obtenir une image détaillée et tridimensionnelle de la tumeur. Une activité pluridisciplinaire que Marie Curie n’aurait pas reniée, elle qui a fondé un Institut du Radium (aujourd’hui Institut Curie) où les retombées médicales de la radioactivité sont toujours étudiées et utilisées pour soigner des malades.
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