Pierre Curie : La moitié discrète du couple le plus célèbre de la science

Le 19 avril 1906, sous la pluie rue Dauphine près du quai de Conti, un physicien de quarante-six ans glissa sous une lourde voiture à cheval et une roue lui écrasa le crâne. Il mourut sur le coup. Trois ans plus tôt, il avait partagé un prix Nobel ; à un moment donné avant cela, il s'était délibérément brûlé le bras avec du radium pour découvrir ce que cela ferait sur les tissus vivants. Ses carnets sont toujours radioactifs, conservés dans des boîtes doublées de plomb à la Bibliothèque nationale de France, ce qui est une façon de mesurer à quel point il était proche de la chose qu'il a découverte.

Une éducation sans salle de classe

Il est né à Paris le 15 mai 1859, fils d'Eugène Curie, médecin d'origine huguenote alsacienne, et de Sophie-Claire Depouilly. La veine médicale et libre-penseuse était profonde : son grand-père Paul Curie était médecin et humaniste malthusien, et par sa grand-mère Augustine Hofer, la famille descendait du mathématicien Jean Bernoulli. Pierre fut éduqué à la maison par son père plutôt que d'être envoyé au lycée, et montra très tôt une facilité inhabituelle pour les mathématiques et — révélateur pour la suite — la géométrie, la science de la symétrie.

Il obtint sa licence en physique à la Faculté des sciences de Paris en 1878, à dix-neuf ans, puis fit ce que les hommes brillants sans mécène faisaient sous la Troisième République : il travailla comme préparateur de laboratoire jusqu'en 1882, date à laquelle il prit en charge les travaux pratiques à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles. Il ne soutint son doctorat qu'en 1895, à l'âge de trente-six ans. En d'autres termes, pendant la majeure partie de la vingtaine et de la trentaine, il fut un technicien qui s'adonnait à une physique de premier ordre.

Les cristaux

En 1880, Pierre et son frère aîné Jacques démontrèrent que la compression de certains cristaux génère un potentiel électrique. Ils appelèrent cela la piézoélectricité. En 1881, ils montrèrent l'inverse : appliquez un champ électrique et le cristal se déforme. Pour mesurer l'effet, ils construisirent un électromètre à quartz piézoélectrique, un instrument d'une délicatesse exceptionnelle qui s'avérera plus tard indispensable d'une manière qu'aucun des deux frères n'aurait pu prévoir.

Ce n'est pas une curiosité obscure. L'effet piézoélectrique est la raison pour laquelle les oscillateurs à cristal de quartz assurent le chronométrage dans pratiquement tous les circuits numériques fabriqués depuis. Les frères Curie l'ont trouvé alors qu'ils avaient, respectivement, vingt et un et vingt-quatre ans.

La symétrie et le point de Curie

Les travaux doctoraux de Pierre se tournèrent vers le magnétisme, et là, ses instincts géométriques payèrent. Il conçut une balance de torsion d'une sensibilité extrême pour mesurer les coefficients magnétiques, puis travailla systématiquement sur le ferromagnétisme, le paramagnétisme et le diamagnétisme. Il établit que la susceptibilité paramagnétique varie inversement avec la température — la loi de Curie, avec sa constante de Curie associée — et, plus conséquemment, que toute substance ferromagnétique a une température critique au-dessus de laquelle son ferromagnétisme disparaît simplement. Ce seuil est la température de Curie, et il est maintenant utilisé pour lire l'histoire magnétique des fonds marins dans la tectonique des plaques, dans le traitement par hyperthermie, dans la mesure de la caféine et pour déduire les champs magnétiques d'autres mondes.

Sous ces deux résultats reposait un principe qu'il articula sous une forme générale : un effet physique ne peut posséder une dissymétrie absente de sa cause. Il l'illustra avec du sable trié dans un champ gravitationnel, où l'arrangement directionnel des grains reflète l'asymétrie du champ agissant sur eux. C'est l'un des raisonnements physiques les plus durables du XIXe siècle, et c'est du pur Pierre — abstrait, géométrique, et portant sur ce que la nature n'est pas autorisée à faire.

Marie

Il fut présenté à Maria Skłodowska par le physicien Józef Wierusz-Kowalski, et l'accueillit dans son laboratoire en tant qu'étudiante. Sa cour fut menée dans le registre d'un homme qui n'avait jamais courtisé personne : « Ce serait une belle chose », lui écrivit-il, « si nous pouvions passer notre vie l'un près de l'autre, hypnotisés par nos rêves. » Elle le refusa d'abord. Ils se marièrent le 26 juillet 1895 — l'année même où il obtint enfin son doctorat.

À partir de 1895, ils travaillèrent tous deux sur la radioactivité, un mot qu'ils ont inventé. Le 26 décembre 1898, avec M. G. Bémont, ils annoncèrent la découverte du radium et du polonium, isolés par le fractionnement de la pechblende dans des conditions de laboratoire qui étaient, selon tous les récits, y compris le leur, épouvantables. La division historique de l'American Chemical Society décernerait à cet article un prix Citation for Chemical Breakthrough en 2015, un siècle et quelques plus tard.

Les contributions spécifiques de Pierre aux travaux sur la radioactivité étaient caractéristiquement instrumentales et physiques plutôt que chimiques. En utilisant des champs magnétiques, il montra que les émissions des matières radioactives se triaient en trois classes — chargées positivement, chargées négativement et neutres, que nous appelons maintenant alpha, bêta et gamma. Avec son étudiant Albert Laborde, il découvrit que le radium émet continuellement de la chaleur, la première identification de l'énergie nucléaire comme source. Et les deux Curie se brûlèrent délibérément avec du radium pour caractériser son effet sur la chair, ce qui est la façon dont la radiothérapie a commencé et, finalement, comment ils sont tombés malades tous les deux.

Une reconnaissance tardive

En 1903, la Royal Society l'invita à présenter ses travaux à Londres, avec Lord Kelvin dans le public, et décerna aux Curie la médaille Davy. Cette même année, Pierre partagea le prix Nobel de physique avec Marie et Henri Becquerel, faisant des Curie le premier couple marié à en gagner un — le début d'une famille qui en collectionnerait cinq. Il reçut la médaille Matteucci en 1904 et, à titre posthume, la médaille Elliott Cresson en 1909. Il fut promu professeur à la Faculté des sciences en 1900, nommé professeur titulaire en 1904 et élu à l'Académie des sciences en 1905, l'année précédant sa mort.

C'était un athée qui étudia néanmoins les expériences spiritualistes de Charles Richet et Camille Flammarion, assistant à la séance parisienne d'Eusapia Palladino en juin 1905 et prenant des notes minutieuses — non par crédulité, mais parce qu'il pensait que des phénomènes inexpliqués pourraient avoir un rapport avec les parties inexpliquées du magnétisme.

Pourquoi Pierre est qualifié de génie

La qualité est un mariage rare : raisonnement de symétrie abstraite couplé à la fabrication d'instruments de classe mondiale, dans la même tête. La plupart des physiciens ont l'un ou l'autre. Le principe de dissymétrie de Pierre est de la haute théorie — une contrainte sur les effets que la nature peut produire à partir d'une cause donnée — et il vient du même homme qui a construit à la main une balance de torsion et un électromètre à quartz assez sensible pour détecter des courants que personne d'autre ne pouvait mesurer. La température de Curie et la loi de Curie portent son nom parce qu'il les a trouvées, mais les instruments sont l'indice le plus profond : il pouvait réfléchir à ce qu'il fallait chercher, puis fabriquer l'objet capable de le voir.

Le contre-argument mérite d'être énoncé honnêtement, et il concerne principalement le crédit. La découverte piézoélectrique fut partagée avec son frère Jacques, et la division du travail intellectuel entre eux n'est pas récupérable. Les travaux sur la radioactivité étaient le programme de Marie — le fractionnement de la pechblende, le dur labeur chimique, était le sien, et Pierre rejoignit une ligne d'enquête qu'elle avait ouverte. Il était, par tempérament, un homme distrait et peu mondain qui passa dix-sept ans comme préparateur et chef de laboratoire avant de se soucier d'un doctorat, ce qui a coûté à la physique française une bonne partie de ses meilleures années. Et il mourut à quarante-six ans, avant toute synthèse tardive. Ce qui survit n'est pas un système, mais une poignée de résultats qui se sont révélés porteurs : la piézoélectricité, le point de Curie, le principe de symétrie, le tri à trois voies des radiations.

Héritage

En avril 1995, Pierre et Marie furent transférés d'un cimetière familial au Panthéon. Son nom est maintenant une unité de température, une loi, une constante et la moitié d'une dynastie — Irène et Frédéric Joliot-Curie, Ève Curie, Hélène Langevin-Joliot, Pierre Joliot. L'oscillateur à quartz de l'appareil sur lequel vous lisez ceci est aussi le sien.