© Alexandre Lescure 2012 / Musée Curie

Instrument de thèse d’Irène Curie


Pour effectuer ses recherches Irène Curie fait construire par l’atelier de mécanique du laboratoire, situé au sous-sol du Pavillon Curie, de nombreux instruments scientifiques, dont celui qui lui permet de réaliser sa thèse, en 1925, sur l’étude des rayons α du Polonium. Dans de nombreuses publications cet instrument est dénommé : « Appareil d’Irène Curie ». Inventé, fabriqué et utilisé dans le laboratoire Curie celui-ci s’intègre dans l’exposition permanente du Musée Curie.

« Il nous a paru utile de reprendre cette étude en employant un appareil permettant d’atteindre avec précision la plus grande partie de la courbe d’ionisation.
De l’étude comparative des divers appareils décrits, il résulte que l’appareil de I. Curie nous semble réaliser les meilleures conditions théoriques
»

Tadashi Onoda, Courbe d’ionisation dans l’oxygène pur relative aux rayons alpha du polonium, 1928



L’étude des rayons alpha (α)


William Henry Bragg, physicien et chimiste britannique, a découvert lors de ses recherches que la perte d’énergie (ionisation) des rayons ionisants n’est pas uniforme et qu’elle évolue au cours de son trajet dans la matière Ainsi, les rayons alpha vont laisser plus ou moins d’énergie en fonction du temps sur leur trajet. Lorsqu’ils sont dépossédés de toute leur énergie leur parcours s’arrête.

W.H. Bragg observe ce phénomène et définit une courbe caractéristique, représentant la quantité d’énergie que laisse la particule alpha dans le matériau à chaque instant (Courbe d’ionisation).

Par la suite, de nombreux scientifiques, tel que P. Bianu (1913) qui travaille au laboratoire Curie, s'intéressent également à l’étude des rayons α du polonium. Ils ont tous construits des appareils différents, dérivés du modèle de Bragg, afin de répondre au mieux à leurs besoins. C’est en comparant ses travaux avec ceux d’autres auteurs qu’Irène Curie précise la forme normale de cette courbe. Elle dit dans un rapport sur l’emploi de la subvention de la Caisse des Recherches Scientifiques en 1925 :
“... à l’aide d’un appareil nouveau que j’ai imaginé et fait construire ; cet appareil permet de définir une courbe normale alors que les courbes données jusqu’ici par divers auteurs, ne concordent pas entre elles.

L’appareil d’Irène Curie


L’objectif de la thèse d’Irène Curie est d’élucider la cause de l’obtention de différentes formes de courbes de Bragg (par un grand nombre d’auteurs) et de définir une courbe normale relative aux rayons α dans l’air. Afin de mener à bien ses travaux, elle observe d’abord le parcours des rayons α, mesure avec précision leurs vitesses initiales, établit leur courbe d’ionisation puis leur vitesse le long du parcours. Pour cela, elle améliore et construit un nouveau dispositif se basant sur différents appareils qui dérivent tous d’un même instrument : « l’appareil de Bragg ».

L’instrument d’Irène Curie est composé de différents éléments : une chambre d’ionisation ainsi qu’une source radioactive (S) fixée sur un chariot avec un canaliseur à diaphragme (C). Le canaliseur permet ici de « resserrer » les rayons afin de leur donner une direction précise. L’ensemble peut glisser sur un rail horizontal G et tout est réglé de telle manière que le faisceau de rayon α canalisé arrive bien à la chambre d’ionisation. Le système est enfermé dans un cylindre métallique (A) prolongé par un tube en verre (T) gradué qui permet de donner la distance entre, la source radioactive et le milieu de la chambre d’ionisation. Le milieu est étanche et communique avec un manomètre et un thermomètre (t).

© Musée Curie
© Musée Curie


Les améliorations de cet appareil apportées par Irène Curie résident dans le fait de pouvoir déplacer la source (S) et le canaliseur (C), à l’aide d’un rail, à l’intérieur du cylindre métallique (A). Ceci permet de mesurer facilement l’ionisation de la matière traversée par le rayon alpha à différentes distances. Au sein de son dispositif elle évite de faire passer les rayons au travers d’une toile métallique ou d’un écran susceptibles d’altérer la forme de la courbe. En effet si les rayons traversent une toile métallique, il est plus que probable que les rayons α ne passent pas correctement, voire pas du tout.

Du laboratoire au musée...

Après avoir conçu ce dispositif, Irène Curie le fait construire grâce à la subvention de la Caisse des Recherches Scientifiques de 1924 et 1925 respectivement de 4000 et 4,400F. Celui-ci est réalisé à l'atelier de mécanique au sous-sol du laboratoire Curie de l’Institut du Radium par Louis Ragot. Louis Ragot commence dès 1904 son travail de mécanicien, pour Pierre et Marie Curie, au laboratoire rue Cuvier. Il est embauché pour les aider dans la construction et à l’adaptation des appareils nécessaires aux traitements des éléments radioactifs. Dans l’atelier de mécanique du Pavillon Curie, Louis Ragot et son équipe de mécaniciens fabriquent à la demande des scientifiques, certains instruments dont ils ont besoins pour leurs travaux.

Aujourd’hui cet appareil s’inscrit au sein du parcours permanent du Musée Curie, dans la partie C “Le laboratoire entre physique et chimie”. Il est l’unique exemplaire connu à ce jour et est représentatif des recherches menées au sein du laboratoire Curie. Actuellement, il est difficile de nommer cet appareil. En effet, bien qu’il permet d’obtenir des courbes de Bragg, Irène Curie ne l’a jamais nommé “Appareil de Bragg” ou “Appareil d’Irène Curie”. Dans sa thèse lorsqu’elle parle de l'instrument qu’elle met au point elle l’appelle “chambre d’ionisation”. D’autres personnes, comme son mari (Frédéric Joliot-Curie), le nomment d’une autre manière : “ …, il résulte que l’appareil de I. Curie nous semble …” . Au sein du musée l’appareil de thèse d’Irène Curie est présenté sous le nom de : “Appareil de Bragg d’Irène Curie pour l’étude des rayons alpha du polonium”.

© Musée Curie (coll. ACJC)
© Sacha Lenormand 2013 / Musée Curie

pour aller plus loin


> Curie Irène, « Recherches sur les rayons alpha du polonium oscillation de parcours vitesse d’émission, pouvoir ionisant », Thèse de doctorat en Sciences Physique, Laboratoire Curie de l’Institut du Radium, Paris, 1925.

> I. Curie et F. Behounek “Etude de la courbe de Bragg relative aux rayons du radium C’” J. Phys. Rad., vol. 7, n°4, p. 125-179, 1926.

> F. Joliot et T. Onoda, “Courbe d’ionisation dans l’hydrogène pur relative aux rayons alpha du polonium”, J. Phys. Rad, vol.9, n°5, p. 175-179, 1928.

> P. Radvanyi, “Irène au laboratoire”, In Les Curie, pionniers de l’atome, n°11, Les génies de la sciences, p. 82-83, 2005.