アントワーヌ・アンリ・ベクレル：原子を解き明かした偶然

1896年2月下旬、パリの空は曇り、日光を待っていたある物理学者は、写真乾板とウラン結晶を机の引き出しにしまった。3月1日、彼は一応その乾板を現像したが、せいぜいかすかな染みが残る程度だろうと思っていた。しかし、画像は鮮明だった。ウランには何も照射されていなかった。ウランが自ら光を放っていたのだ。物質は何もないところからエネルギーを放出できることが判明し、19世紀の整然とした原子の概念は終わりを告げた。

ベクレル家の4世代

アントワーヌ・アンリ・ベクレル（Antoine Henri Becquerel）は1852年12月15日、パリの物理学の世襲教授職に相当する家庭に生まれた。祖父のアントワーヌ・セザール・ベクレル（Antoine César Becquerel）は王立協会（Royal Society）のフェローであり、鉱石から金属を抽出する電解法を考案した。父のアレクサンドル・エドモン・ベクレル（Alexander Edmond Becquerel）は応用物理学の教授であり、蛍光と燐光、すなわち光を当てた後に輝く物質の研究における当時の第一人者の一人であった。アンリの息子ジャン（Jean、1878年生まれ）も物理学者となった。4世代にわたり、彼らは継承的に同じ専門分野を、多くの場合には同じ教授職を占めた。

この家系が彼の研究対象を決定し、何よりも実験室に何があるかが重要だった。1883年からは父の研究テーマである燐光、そして光の平面偏光、結晶による光の吸収、地球磁気について研究した。

エンジニアとしての経歴

彼の訓練は学術的なものよりも前に実用的なものだった。1872年にエコール・ポリテクニーク（École Polytechnique）に入学し、1874年に政府のポン・ゼ・ショセ（Ponts-et-Chaussées、橋梁道路技術者団）に加わり、1877年にエンジニア（ingénieur）となり、1894年にはチーフエンジニア（ingénieur-en-chef）にまで昇進した。博士号を取得したのは比較的遅く、1888年であった。

職務は並行して蓄積された。1878年から自然史博物館（Museum of Natural History）の助手を務め、工芸院（Conservatoire des Arts et Métiers）で父の応用物理学の教授職を引き継ぎ、1892年にはパリ博物館の応用物理学教授、1895年にはポリテクニークの教授となった。1889年にはフランス科学アカデミー（Académie des Sciences de France）の会員に選出され、後にマルセラン・ベルテロ（Marcellin Berthelot）の後任として終身書記を務めることになる。

パリの引き出し

1896年1月、アカデミーはヴュルツブルクからのニュースを耳にした。ヴィルヘルム・コンラート・レントゲン（Wilhelm Conrad Röntgen）がX線と名付けた透過性の放射線を発見したというものだ。会場は興奮に包まれ、ベクレルは自身の専門知識に基づいた仮説を立てた。おそらく、日光を吸収した燐光物質が、その一部をX線として再放出しているのではないかと考えた。ウラン塩は実験対象として最適であり、手元にもあった。

その方法は単純だった。写真乾板を黒い紙で包み、光が届かないようにする。その上にウラン酸カリウムの結晶を置く。全体を日光に当てる。現像する。もし結晶から透過性の何かが放出されていれば、乾板にそのシルエットが写るはずだ。

実際に写った。結晶と乾板の間に置いた銅の十字架の輪郭を含め、輪郭が浮かび上がり、彼は自分の理論を確認したと結論付けた。しかし、天候がそれを妨げた。パリは曇天が続き、準備した乾板は露出も刺激もされないまま、ウランが乗った引き出しにしまわれた。3月1日、彼は期待せずに現像したところ、驚くほど鮮明な画像を発見した。

彼は1896年3月2日にアカデミーでこれを発表した。ウラン塩は日光からの刺激が一切なくても放射線を放出していたのだ。彼の当初の仮説は間違っていたが、その間違いは仮説そのものよりも価値があった。

ウランの意味するもの

彼はさらに研究を進めた。燐光を発しないウラン化合物でも同じ効果が生じることを確認し、これにより燐光説は完全に否定された。純粋なウラン金属も同様の効果を示した。1896年5月までには、放射線源は元素そのものであると特定した。放射線はウラン原子の特性であり、その化学的状態や歴史、外部からのエネルギー供給とは無関係であった。

この最後の条項こそが革命のすべてである。物質からエネルギーが絶え間なく、しかも無から生じているように放出されており、これまでの化学や古典物理学では説明がつかなかった。原子の内部で何かが起きており、原子には内部などないと考えられていた前提が覆ったのだ。

キュリー夫妻と賞

ベクレルは、この発見を最終結論まで突き詰めようとはしなかった。他の研究者がそれを行った。1898年からはマリー・キュリーとピエール・キュリー（Marie and Pierre Curie）が当時ウラン線と呼ばれていたものの研究に取り組み、1898年6月にポロニウム、同年12月にラジウムを分離し、トリウムでも同じ挙動を見つけた。ベクレルが偶然見つけた現象に「放射能（radioactivity）」という言葉を作ったのはマリー・キュリーだった。

1903年、ノーベル物理学賞が分割された。半分は自発的な放射能の発見に対してベクレルに、半分は彼が見つけた放射線に関する研究に対してキュリー夫妻に与えられた。彼は1900年時点でレジオン・ドヌール勲章の将校であり、ローマのリンチェイ・アカデミー（Accademia dei Lincei）やベルリンの王立アカデミー（Royal Academy）の会員でもあった。

なぜアンリは天才と呼ばれるのか

彼の核心的な資質を正直に説明するなら、それは概念的な大胆さではない。ベクレルの仮説は一般的であり、しかも間違っていた。決定的な乾板は悪天候の中、気まぐれで現像されたものだった。幸運な偶然に出会った他の誰とも彼を区別するものは、その後の10週間に彼が行ったことである。

規律は継続的な研究にある。自身の理論と矛盾する結果を突きつけられても、彼はそれを無視せず、体系的に説明を解体した。燐光を発しないウラン化合物をテストし、ウラン金属そのものをテストした。2ヶ月以内に彼は、この効果を化学的な配置ではなく元素そのものの中に突き止め、当初のアイデアの失敗を含めてアカデミーにすべての経過を報告した。「準備された心に幸運は訪れる」というクリシェは、今回ばかりは正確だ。ベクレルは13年間燐光の研究に費やしており、異常な乾板が何を意味するかを正確に理解していた。

反対の意見は明確であり、述べておくべきだ。彼は放射能と名付けたわけでも、放射性元素を分離したわけでも、メカニズムを説明したわけでも、キュリー夫妻のような激しさでこの分野を追求したわけでもない。彼は実験室と研究テーマを、そして教授職すらも相続した。ノーベル委員会が賞を分割したのには理由がある。彼が提供したのは、すべてが発展するきっかけとなる観察と、自分自身の利益に反してでもそれを報告する知的誠実さであり、これは科学者の間でも輝き以上に希少なものである。

遺産

彼は1908年8月25日、ブルターニュのル・クロジックで55歳で死去した。発見から12年後、放射線が扱う人々にどのような影響を与えるのか誰にも理解されていなかった頃のことである。放射能のSI単位はベクレルであり、1秒あたりの核崩壊数を示す。これは非常に小さな量であり、一般的な物体も数百ベクレルの値を示す。トレーサーを使用するあらゆる医療用スキャン、原子炉の安全数値、降下物の測定値のすべてが彼の名前で引用されている。彼が乾板を放置したあの引き出しこそが、核物理学が存在する理由なのである。