La balance apériodique de Pierre Curie

« Un exemple représentatif de la ‘pluridisciplinarité’ des frères Curie est la construction d’une nouvelle balance de précision »

Extrait du livre de Dominique Bernard, Un trésor scientifique redécouvert, publié en 2018

Au début de sa carrière, Pierre Curie invente, entre autres, une balance à plateau de très haute précision, dite balance apériodique de Pierre Curie. Ce type de balance, utilisé dans les laboratoires pour peser les produits chimiques, a joué un rôle important dans les célèbres travaux de Marie et Pierre Curie autour de la radioactivité. Trois exemplaires de balances Pierre Curie font partie des pièces maitresses des collections du Musée Curie.

La balance mise au point par Pierre Curie est une balance à plateau permettant d’exécuter des pesées de grande précision, rapidement. Comme d’autres balances de précision, elle se trouve à l’intérieur d’une cage en verre afin d’éviter le dépôt de poussière sur les plateaux, et de protéger la pesée de l’agitation de l’air.

Un certain nombre d’innovations techniques, que son auteur brevète en 1888, caractérise la balance Pierre Curie. Un micromètre fixé à l’extrémité du fléau permet d’indiquer des mesures précises. Éclairé par un miroir reflétant la lumière du soleil, le microscope braqué vers le micromètre permet de faire une lecture précise de la pesée. Un amortisseur à air réduit les oscillations du fléau, ainsi le fléau se place en position d’équilibre après seulement quelques secondes. Cette propriété des balances Pierre Curie, appelée a-périodicité, permet d’enchaîner rapidement les mesures, tout en obtenant une précision au milligramme (1 mg), au dixième de mg (0,1 mg) ou au centième de mg (0,01 mg) selon les modèles. Il s’agit d’une précision très importante pour une balance mécanique !

Les balances apériodiques ont joué un rôle central dans d’autres plus célèbres travaux de Marie et Pierre Curie ! On peut retrouver des mesures utilisant ces balances à plusieurs endroits dans les carnets de laboratoire des Curie conservés à la Bibliothèque nationale de France, et notamment dans les notes correspondant à la mesure du poids atomique du radium . Par exemple, sur la « fiche radioactive » datant de 1902, conservée au Musée Curie, on peut lire que Marie et Pierre Curie effectuaient des mesures précises au centième de milligramme... ceci était possible grâce à la balance Pierre Curie !

Le 6 octobre 1888, la balance apériodique inventée par Pierre Curie fait l’objet d’un dépôt de brevet d’invention de quinze années au Ministère du Commerce et de l’Industrie. Suite à l’ajout de nouveaux perfectionnements dans la fabrication des balances de précision, Pierre Curie demande un deuxième brevet d’invention le 7 août 1897 au Ministère du Commerce et de l’Industrie. C’est la Société Centrale des Produits Chimiques qui présente les balances utilisant le « système Curie » pour la première fois à l’Académie des Sciences en 1889. Il en existe six modèles qui diffèrent en fonction des dimensions et des précisions de mesure souhaitées.

Pierre Curie perçoit 10% du prix de vente des balances qu’il a inventé, et qui sont fabriquées et commercialisées par la Société Centrale des Produits Chimiques jusqu’au début du 20ème siècle. Dans les cahiers de dépense de Marie et Pierre Curie, conservés à la Bibliothèque nationale de France, il est possible de retrouver la trace de ces rentes. Par exemple pour l’année 1900, l’annotation des Curie indique : « Balances 953 F ». Il s’agit d’une rente non négligeable, correspondant à peu près à trois fois le salaire mensuel de professeur à l’École municipale de physique et chimie industrielle de Paris perçu par Pierre Curie à cette même période.

Aujourd’hui trois balances apériodiques sont présentes au sein des collections permanentes du Musée Curie. Deux d’entre elles se trouvent dans les salles historiques du Musée Curie, l’une dans le bureau et l’autre dans le laboratoire de Marie Curie. La troisième est conservée dans les réserves du musée.

La balance exposée dans le bureau de Marie Curie est particulièrement intéressante au vu de son histoire, qui peut être reconstituée grâce aux archives et aux photographies conservés au Musée Curie. L’origine de cette balance remonte au temps où Marie et Pierre Curie ont leur laboratoire rue Cuvier (1905-1915) : Pierre Curie l’achète à la Société Centrale des Produits Chimiques en 1905 pour son laboratoire. Nous perdons les traces de la balance pendant quelques années : Pierre Curie meurt en 1906 et c’est Marie Curie qui reprend la direction du laboratoire, qui en 1915 déménage dans les nouveaux locaux de l’Institut du radium. Mais en 1922, une balance de taille et d’aspect identiques à celle achetée par Pierre Curie apparaît à nouveau, sur une photo de la bibliothèque du laboratoire Curie. Cette même balance est ensuite visible dans une photographie du bureau de direction datant de 1946, époque à partir de laquelle Irène Curie dirige le laboratoire crée par ses parents. Il est probable que ce soit Irène Curie elle-même qui aurait déplacé la balance dans le bureau pour l’exposer et rendre ainsi hommage à son père, car à ce jour aucune photo d’archive ne présente la balance de Pierre Curie dans le bureau avant 1946. Cet instrument a ainsi toujours fait partie des objets-phare des laboratoires Curie : initialement à cause de son intérêt scientifique, ensuite du fait de sa valeur sentimentale, et enfin du fait de son intérêt historique.

Curie Pierre, « Balance apériodique », In La Nature. Revue des Sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie, Paris, 1889, pp.13-14.

Curie Pierre, « Balance de précision apériodique et à lecture directe des derniers poids », In Les œuvres de Pierre Curie, 1908 p. 530-548.

Curie Pierre, « Balance apériodique et à lecture précise au 1/100 de milligramme. Réglage des couteaux », In Bulletin des séances de la Société Française de Physique, 1903, p. 549-550.

Brevets d’invention (n°1 BB 193377) & (n°269489) : Pierre et Marie Curie. Papiers. II — PAPIERS ET CORRESPONDANCE. LXX Papiers Pierre Curie. Bibliothèque nationale de France. Département des manuscrits. NAF 18434.

Cahier de dépense : Pierre et Marie Curie. Papiers. III — CAHIERS DE LABORATOIRE ET CAHIERS DIVERS. CXXIX-CXXXII Cahiers de dépenses. 1895-1914. Janvier 1900-mai 1904. Bibliothèque nationale de France. Département des manuscrits. NAF 18494.

Brevet d’invention (n°1 BB 193377) & (n°269489) Pierre et Marie Curie. Papiers. II — PAPIERS ET CORRESPONDANCE. LXX Papiers Pierre Curie. Bibliothèque nationale de France. Département des manuscrits. NAF 18434.

« Balances apériodiques et à lecture directe des derniers poids. Système Curie », In Catalogue général illustré de la Société Centrale des Produits Chimiques, 1891, p. 259-264.