Pierre Curie

Pierre Curie est le fils d'un médecin protestant, Eugène Curie (1827-1910) et de Sophie-Claire Depouilly (1832-1897). Il a un frère aîné, Jacques Curie (1856-1941), avec qui il découvre la piézoélectricité.

Le grand-père de Pierre Curie, Paul Curie[2] (1799-1853), docteur en médecine homéopathe[3], est un humaniste malthusien engagé et marié à Augustine Hofer, fille de Jean Hofer et arrière-petite-fille de Jean-Henri Dollfus, grands industriels mulhousiens de la seconde moitié du XVIII^e siècle et de la première partie du XIX^e siècle.

Par cette grand-mère paternelle, Pierre Curie se trouve également être un descendant en ligne directe du savant et mathématicien bâlois, Jean Bernoulli (1667-1748), tout comme Pierre-Gilles de Gennes, prix Nobel de physique 1991.

Pierre Curie ne fréquente ni l'école, ni le lycée, l'enseignement ne devenant obligatoire en France qu'à partir de 1881 (lois Ferry). Son instruction est dès lors assurée par ses parents, puis par un ami de la famille, M. Bazille, qui lui enseigne les mathématiques élémentaires et spéciales, ce qui développe les capacités mentales de Pierre, qui a clairement un intérêt pour cette science. À 16 ans, en novembre 1875, il passe son baccalauréat en sciences.

Pierre Curie faisant un cours sur le radium à la Sorbonne (Bibliothèque de la Sorbonne, NuBIS)

Il s'inscrit à la Faculté des sciences de Paris et en novembre 1877 à 18 ans, il y passe brillamment sa licence en sciences physiques. Il prend ensuite en janvier 1878 le poste de préparateur-adjoint au laboratoire d'enseignement de la physique de Paul Desains, l'un des deux professeurs du cours de physique à la faculté. Il est nommé préparateur deux ans plus tard et mène une des premières études de rayonnement du corps noir.

Dans le laboratoire de Charles Friedel, Pierre Curie étudie, en collaboration avec son frère aîné Jacques, les propriétés des cristaux. En 1880, ils mettent en évidence l'effet piézoélectrique et étudient ses caractéristiques.

Page couverture de Propriétés magnétiques des corps à diverses temperatures, thèse de Pierre Curie publiée en 1895.

Le diplôme du Prix Nobel de Physique 1903, dont il partage la moitié avec son épouse Marie Curie, l'autre moitié étant attribuée à Henri Becquerel.

En 1883[4], il devient préparateur puis chef de travaux dans la nouvelle École municipale de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris auprès du professeur Fernand Dommer. Il étudie l'effet piézoélectrique inverse et conçoit le dynamomètre piézoélectrique. Il entreprend une étude théorique de la symétrie en cristallographie et en physique. Dans sa thèse pour le doctorat ès sciences physiques, soutenue le 6 mars 1895 à la faculté des sciences de l'université de Paris, portant sur les propriétés magnétiques des corps à diverses températures, il énonce la loi de Curie et définit le point de Curie, température au-delà de laquelle certains matériaux perdent leurs propriétés magnétiques.

En mars 1895, Pierre Curie est nommé à un nouveau poste de professeur chargé de la partie théorique du cours d'électricité et magnétisme, au côté d'Édouard Hospitalier. Pierre Curie est responsable du laboratoire de physique de l'école de 1882 à sa mort et chargé de l'organisation de l'enseignement de la physique. En tant que professeur, il forme de nombreux physiciens (dont André-Louis Debierne, Georges Urbain, Paul Delorme ou Paul Langevin) avec lesquels il collabore au cours de ses recherches. Il se lie d'amitié avec le physicien suisse Charles Édouard Guillaume et avec Georges Sagnac, Paul Langevin, Jean Perrin et André-Louis Debierne qui deviennent des intimes de la famille Curie.

En 1895, Pierre Curie épouse une jeune polonaise, Maria Sklodowska, venue poursuivre ses études scientifiques à la faculté des sciences de Paris en 1892. Elle s'intéresse de près aux découvertes de Wilhelm Röntgen sur les rayons X et à celles d'Henri Becquerel, qui a découvert la radioactivité en 1896. Pierre Curie abandonne dès lors ses recherches sur le magnétisme et travaille avec sa femme sur l'uranium.

Pierre et Marie Curie dans leur laboratoire.

Grâce à un financement inespéré, ils font venir une tonne de pechblende de Joachimsthal, en Bohême, dans leur laboratoire de Paris[5]. Par des étapes de raffinage précises et dangereuses, ils isolent successivement les sels radioactifs de la roche brute. En 1898, ils publient leurs premiers résultats et annoncent la découverte de deux nouveaux radio-éléments : le polonium et le radium. Ils utilisent pour la première fois le terme de « radioactivité ». Leur travail, y compris le fameux mémoire de doctorat de Marie, s'appuie sur un électromètre piézoélectrique précis construit par Pierre et son frère Jacques.

Pierre et André-Louis Debierne font la première découverte de l’énergie nucléaire, en identifiant l'émission continue de chaleur par des particules de radium. Il étudie également les émissions de substances radioactives par radiation et, en utilisant des champs magnétiques, il montre que certaines émissions sont chargées positivement (radiations alpha, bêta+), d'autres négativement (bêta-), et d'autres neutres (radiations gamma).

Jusqu'en 1902, Pierre et Marie tentent d'extraire une quantité suffisante de radium pour en déterminer la masse atomique, tentative réussie en 1902. À la suite des résultats de cette recherche, Pierre et Marie reçoivent conjointement la moitié du prix Nobel de physique en 1903 « en reconnaissance des extraordinaires services qu'ils ont rendus par leurs recherches communes sur les phénomènes de radiation découverts par le Professeur Henri Becquerel[1] ». Cette même année, ils sont tous deux lauréats de la Médaille Davy.

Tombes de Marie (en haut) et de Pierre Curie (en bas) au Panthéon de Paris.

Le 2 mars 1900, Pierre Curie est nommé répétiteur auxiliaire de physique à l'École polytechnique. Il démissionne en octobre suivant à la suite de sa nomination à la faculté des sciences de l'université de Paris comme chargé d'un cours complémentaire de physique pour l'enseignement au certificat d'études de physique, chimie et sciences naturelles (année préparatoire aux études de médecine) en octobre 1900, avec un traitement annuel de 6 000 francs, en remplacement de Lucien Poincaré. En octobre 1904, après l'obtention du prix Nobel, il est nommé professeur titulaire d'une nouvelle chaire de physique générale à la faculté et obtient la construction d'un laboratoire dans la cour de l'annexe de la faculté dédiée au certificat PCN située 12 rue Cuvier. Marie Curie obtient en novembre 1904 le poste de chef de travaux de la chaire avec un traitement annuel de 2 400 francs. Il est élu membre de l'Académie des sciences en 1905.

Le 19 avril 1906, avec Paul Langevin et Joseph Kowalski, il participe à Paris, chez Jean Perrin, à une réunion de professeurs, qu'il quitte à 14 heures pour se rendre à la librairie Gauthier-Villars, quai des Grands-Augustins, pour relire les épreuves de son dernier article[6]. Arrivé à l'angle de la rue Dauphine, il veut traverser la chaussée pour gagner le quai de Conti, mais, courant pour éviter un fiacre qui se dirige vers le pont Neuf, il se heurte au cheval de gauche d'un camion hippomobile arrivant en sens inverse, chargé de près de quatre tonnes d'effets militaires[7]^,[8]. Pierre Curie glisse sur le macadam mouillé et tombe devant le camion, dont, malgré les efforts immédiats du conducteur, Louis Manin, pour arrêter ses chevaux, une roue arrière le blesse mortellement à la tête[9]^,[10].

Ses obsèques ont lieu dès le surlendemain à Sceaux, dans l'intimité familiale, le seul personnage officiel présent à la cérémonie étant le ministre de l'Instruction publique, Aristide Briand[11].

Pierre et Marie Curie sont les parents de deux filles :

• Irène Joliot-Curie, qui reçoit, comme ses parents, le prix Nobel de chimie en 1935 avec son époux, Frédéric Joliot-Curie pour leurs travaux sur la radioactivité artificielle ;
• Ève Curie, qui écrit une biographie mondialement connue de sa mère, et qui épouse Henry Labouisse qui, en sa qualité de directeur exécutif de l'UNICEF, reçoit le prix Nobel de la paix attribué à cette organisation en 1965.

Pierre Curie étudie le rayonnement du corps noir en mesurant la longueur d'onde émise par des corps couverts de fumées portés à différentes températures dans le laboratoire du professeur Paul Desains[12]. Ces travaux initient l'étude empirique de Friedrich Paschen et les travaux de Wilhelm Wien qui lui vaudront le prix Nobel de physique en 1911.

Dès l'année 1880, Pierre et son frère Jacques Curie découvrent le phénomène piézoélectrique de certains cristaux comme le quartz, la tourmaline ou la pechblende[13]. Ils établissent les conditions de symétrie nécessaire à sa production dans les cristaux et déterminent les caractéristiques du dégagement électrique[14]. Ils expliquent le phénomène ainsi que la pyroélectricité étudiée par Charles Friedel en devinant l'existence d'une polarisation électrique primordiale des molécules. À la suite d'un article de Gabriel Lippmann paru en 1881, les deux frères démontrent l'effet piézoélectrique inverse en augmentant les petits déplacements des cristaux soumis à un champ électrique au moyen d'un levier amplificateur observé au microscope[15]. Il conçoit le dynamomètre piézoélectrique pour mesurer de faibles masses ou déterminer de très petites quantités d'électricité statique.

Pierre Curie transpose les outils théoriques développés en cristallographie par Auguste Bravais et Arthur Moritz Schoenflies à l'étude de la physique. Il introduit les notions de plans de symétries rotatoires et de translation. Il complète les définitions introduites par Woldemar Voigt de vecteurs polaires (pour décrire le champ électrique) ou axiaux (pour décrire le champ magnétique) et de tenseurs (pour décrire les tensions mécaniques élastiques sur un corps solide)[16]. Il énonce un grand nombre de théorèmes généraux pour étudier les symétries en physique théorique dont le principe de Curie[17].

Durant sa thèse, Pierre Curie étudie les propriétés magnétiques des corps ferromagnétiques et diamagnétiques à différentes températures. Il remarque que la susceptibilité magnétique d'un matériau paramagnétique est inversement proportionnelle à la température et mesure la température de Curie de transition de phase entre son état ferromagnétique et son état paramagnétique de plusieurs matériaux[18]. La loi de Curie est expliquée théoriquement grâce à des concepts de physique statistique par Paul Langevin, qui fut l'élève de Pierre Curie à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris.

Après la découverte de la radioactivité naturelle par Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie étudient les propriétés de rayonnement des corps radioactifs comme l'uranium et parviennent à séparer deux métaux très radioactifs, le polonium[19] puis le radium en collaboration avec Gustave Bémont. Avec André-Louis Debierne puis Jacques Danne, il découvre la radioactivité induite[20] et mesure la charge électrique du rayonnement émis par les corps radioactifs[21].

Pierre Curie a une importante activité de conception d'instruments scientifiques. Il met au point le quartz piézoélectrique, conçoit des électromètres performants (électromètre apériodique et à bilame de quartz[22]) et une balance de précision apériodique capable de mesurer le centième de milligramme[23].

• Paul Langevin, Notice sur les travaux de Pierre Curie, Paris, Gauthier-Villars, 1904 (OCLC 787862295)
• Paul Langevin, Pierre Curie, Paris, 1906 (lire en ligne)
• Marie Curie, Pierre Curie, Paris, Payot, 1924 (lire en ligne)
• Natacha Henry, Les Sœurs savantes, Marie Curie et Bronia Dluska, La Librairie Vuibert, Paris, 2015.
• Natacha Henry, Marie et Bronia, le Pacte des sœurs, Albin Michel Jeunesse, Paris, 2017.

• (en) Biographie sur le site de la fondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — le Nobel Lecture — qui détaille ses apports)
• Un timbre-poste est mis en circulation en 1938 à l'occasion des 40 ans de la découverte du radium par Pierre et Marie Curie.
• Dossiers de Pierre Curie sous les cotes F/17/22812/A et AJ/16/5944 conservés aux Archives nationales.

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