Frederick Soddy : L'homme qui a nommé l'isotope

En 1913, un conférencier de Glasgow a résolu un problème qui perturbait discrètement le tableau périodique. Les chimistes trouvaient constamment des substances qui se comportaient de manière identique dans chaque réaction tout en ayant des poids différents — impossible, si un élément était une entité unique. Frederick Soddy a proposé qu'un seul élément puisse occuper une case du tableau avec plusieurs poids atomiques différents, et a emprunté un mot à une amie de la famille, la médecin Margaret Todd, pour les décrire : isotopes, du grec signifiant "même lieu". Le nom est resté, le comité Nobel l'a remarqué huit ans plus tard, et Soddy a passé le reste de sa vie à essayer de convaincre le monde que l'argent était le problème le plus urgent.

Une enfance à Eastbourne et un premier diplôme à Oxford

Soddy est né le 2 septembre 1877 au 6 Bolton Road, Eastbourne, fils de Benjamin Soddy, un marchand de grains, et d'Hannah Green. Il a fréquenté l'Eastbourne College puis l'University College of Wales à Aberystwyth avant de remporter une bourse pour le Merton College d'Oxford en 1895. Il a obtenu les honneurs de première classe en chimie en 1898 et est resté à Oxford comme chercheur pendant deux années supplémentaires. C'était un début assez conventionnel pour un chimiste victorien, et rien ne laissait présager que sa nomination suivante le placerait au centre de la découverte la plus déconcertante de l'histoire de la matière.

Montréal : Observer les atomes changer d'avis

En 1900, Soddy a traversé l'Atlantique pour occuper un poste de démonstrateur en chimie à l'université McGill de Montréal. Là-bas, il a rencontré un jeune physicien néo-zélandais nommé Ernest Rutherford, et entre 1900 et 1903, ils ont établi quelque chose qui, pour leurs contemporains, ressemblait plus à de l'alchimie qu'à de la chimie : la radioactivité est la transmutation des éléments. Un atome d'un élément se transformait spontanément en un atome d'un autre, émettant des rayonnements alpha, bêta ou gamma au passage.

L'affirmation était réellement subversive. Tout l'édifice de la chimie du XIXe siècle reposait sur l'atome comme unité indivisible et permanente — un élément était un élément pour toujours. Les articles de Soddy et Rutherford concluaient que la radioactivité impliquait une désintégration atomique avec la formation de nouveaux types de matière. Soddy a poussé le point plus loin en 1903 à Londres, travaillant avec Sir William Ramsay à l'University College, où une analyse spectroscopique minutieuse a montré que le radium en désintégration produit de l'hélium gazeux. Voici le produit transmuté, piégé dans un tube et identifié par son spectre.

Glasgow et la loi de déplacement

Soddy a passé une décennie, de 1904 à 1914, en tant que conférencier en chimie physique et radioactivité à l'université de Glasgow, et c'est là que ses meilleurs travaux ont mûri. Avec son assistante de recherche Ada Hitchins, il a montré que l'uranium se désintègre en radium, comblant un chaînon dans les grandes chaînes de désintégration alors en cours de reconstitution.

En 1913 sont venues les deux idées qui ont fait sa réputation. La première était la loi de déplacement radioactif : lorsqu'un atome émet une particule alpha, il descend de deux places dans le numéro atomique, et lorsqu'il émet une particule bêta, il monte d'une place. Kazimierz Fajans est arrivé à la même règle indépendamment presque au même moment, et elle est maintenant connue sous le nom de loi de déplacement de Fajans-Soddy. En termes simples, elle a transformé le tableau périodique en une carte avec des directions inscrites dessus.

La seconde était l'isotope. Les physiciens avaient accumulé des espèces radioactives qui ne pouvaient pas être séparées chimiquement les unes des autres mais qui avaient des poids atomiques différents. L'intuition de Soddy était qu'il ne s'agissait pas d'éléments différents se pressant dans une seule case, mais de formes différentes du même élément — même identité chimique, masse différente. J. J. Thomson a bientôt montré que les éléments ordinaires ont aussi des isotopes, transformant une curiosité des laboratoires de radium en un fait concernant toute la matière. Les poids atomiques qui semblaient obstinément non entiers ont soudainement pris tout leur sens en tant que moyennes de mélanges isotopiques.

Soddy a pris la chaire de chimie à Aberdeen en 1914, effectuant des recherches liées à la guerre pendant le conflit. En 1918, avec John Arnold Cranston, il a annoncé un isotope du protactinium, juste derrière Lise Meitner et Otto Hahn. Il a été élu membre de la Royal Society en 1910, et en 1921 a reçu le prix Nobel de chimie pour ses contributions à la chimie des substances radioactives et ses recherches sur l'origine et la nature des isotopes.

Le virage vers l'argent

De 1919 au milieu des années 1930, Soddy a occupé la première chaire de chimie Dr Lee d'Oxford, réorganisant les laboratoires et le programme d'études. Mais son attention avait migré. Entre 1921 et 1934, il a écrit quatre livres plaidant pour une restructuration radicale des relations monétaires mondiales : Cartesian Economics (1921), Wealth, Virtual Wealth and Debt (1926), Money versus Man (1931) et The Role of Money (1934).

Son argument découlait de la thermodynamique. Les dettes financières, soulignait-il, croissent de manière exponentielle avec les intérêts composés, tandis que l'économie réelle repose sur des stocks épuisables de combustibles fossiles. Les deux courbes ne peuvent pas être réconciliées indéfiniment. Il a attaqué les banques à réserves fractionnaires et a proposé d'abandonner l'étalon-or, de laisser flotter les taux de change, d'utiliser les excédents et déficits fédéraux comme instruments de politique macroéconomique, et de créer des bureaux de statistiques économiques. La majeure partie de cette liste est désormais une pratique courante ; sa critique de la banque à réserves fractionnaires ne l'est pas. Les économistes écologistes l'ont depuis revendiqué comme un précurseur, et le New Palgrave Dictionary of Economics le classe parmi les "réformateurs".

Le travail monétaire comporte une vraie tache. Dans Wealth, Virtual Wealth and Debt, Soddy a cité les Protocoles des Sages de Sion, falsifiés, comme preuve de la large croyance en une conspiration financière. La plupart des biographes contestent l'accusation d'antisémitisme, notant ses amis et étudiants juifs et leurs souvenirs positifs, mais la citation est sur la page.

Le baiser précis

Il y a eu une dernière floraison, plus étrange. En 1936, Soddy a redécouvert indépendamment le théorème de Descartes sur les cercles mutuellement tangents, et l'a publié dans Nature non pas sous forme d'équation, mais sous forme de poème, "The Kiss Precise". Les cercles qu'il décrit sont parfois appelés cercles de Soddy — un rappel qu'il se considérait comme un esprit large plutôt que comme un spécialiste.

Pourquoi Frederick est qualifié de génie

La revendication de Soddy repose sur une habitude cognitive spécifique et inhabituelle : il était prêt à accepter une conclusion qui contredisait l'hypothèse fondamentale de sa propre discipline, puis à la nommer clairement. La transmutation était, en 1902, professionnellement embarrassante. L'isotope était pire — cela signifiait que "élément" et "poids atomique" s'étaient dissociés, qu'une substance pouvait être chimiquement une chose et physiquement plusieurs. Soddy n'a pas découvert les isotopes en trouvant une nouvelle substance ; il les a trouvés en réinterprétant des données que tout le monde possédait déjà. C'est un travail conceptuel de haut niveau, et le fait que Fajans ait atteint la loi de déplacement simultanément suggère que les idées étaient mûres — mais Soddy est arrivé là, et Soddy a fourni le vocabulaire qui a permis à tous les autres d'y penser.

La thèse contraire est substantielle. Une grande partie des travaux de McGill relevait du laboratoire de Rutherford et de l'élan de Rutherford, et Soddy était le chimiste junior dans ce partenariat. Sa plus grande invention terminologique venait de Margaret Todd, pas de lui. Et la seconde moitié de sa vie a été consacrée à la théorie monétaire pour laquelle il n'avait aucune formation, n'a produit aucun suivi institutionnel et a formulé au moins un argument gravement compromis. Certaines de ses prédictions économiques ont bien vieilli et certains de ses jugements ont très mal vieilli. Ce qui ne fait aucun doute, c'est la réussite de 1913 : une réorganisation de la classification de la matière, obtenue en réfléchissant davantage aux anomalies plutôt qu'en en cherchant de nouvelles.

Héritage

Soddy est décédé à Brighton le 22 septembre 1956, vingt ans après le décès de son épouse Winifred Beilby, qu'il avait épousée en 1908 et avec qui il avait coécrit un article en 1910 sur l'absorption des rayons gamma. Le minéral d'uranium soddyite porte son nom, tout comme un cratère sur la face cachée de la Lune. H. G. Wells a dédié The World Set Free à l'ouvrage de Soddy The Interpretation of Radium, en tirant l'idée de la bombe atomique trois décennies avant qu'elle n'existe — un héritage que Soddy, qui a passé ses dernières années à avertir que le pouvoir technique de l'humanité avait dépassé ses institutions, aurait trouvé sinistrement approprié.