Un appareillage simple et le génie de l’expérimentation
Irène et Fred
Frédéric et Irène Joliot-Curie dans leur laboratoire de chimie à l’Institut du Radium. 1934.
ACJC
L’étude des réactions nucléaires réalisées en bombardant des éléments légers par des rayons alpha va conduire Irène et Frédéric Joliot-Curie à observer, au cours de ces réactions, l’émission de neutrons et d’électrons positifs (positons) accompagnant la création d’un élément X qu’ils n’identifient pas tout d’abord.
Bombardement de l’aluminium par des rayons alpha
Irène et Frédric Joliot devaient identifier le noyau X accompagné d’un neutron et positon
© IN2P3
Ils constatent ensuite que les neutrons et les électrons positifs ne sont pas émis simultanément et que la réaction observée se produit en deux temps. Les particules alpha éjectent d’abord des neutrons hors de l’aluminium en créant des noyaux de Phosphore 30, identifié comme le noyau X produit accompagné d’un neutron. La première communication qu’ils envoient à l’Académie des Sciences rencontre l’incrédulité : le phosphore-30 ne fait pas partie des noyaux connus !
Améliorant leur dispositif, Irène et Frédéric Joliot montrent que les rayonnements subsistent quand le bombardement de l’aluminium cesse mais diminuent de moitié toutes les trois minutes. Ils établissent que le Phosphore-30 qui est radioactif se désintègre en émettant des électrons positifs et en se transformant en Silicium 30.
Si le phosphore-30 n’avait pas été observé dans la nature, c’est qu’il avait disparu en raison de sa durée de vie ultra-courte ! Il fut le premier noyau radioactif produit par l’homme, le premier “noyau radioactif artificiel“.
Une réaction en deux étapes
Production de phospore-30 puis de silicium-30 par désintégration bêta-plus.
© IN2P3
Le bombardement d’une banale feuille d’aluminium par des rayons alpha avait produit un isotope du phosphore qui se désintégrait comme les éléments radioactifs naturels, de façon aléatoire, avec une période et une loi de décroissance caractéristique.
Pour convaincre les chimistes et la communauté scientifique, Frédéric et Irène Joliot-Curie ont séparé les isotopes formés avec des appareils de chimie très simples, inventant ainsi la « radiochimie ».
Un appareillage simple
Reproduction de la verrerie utilisée par F. et I. Joliot Curie, en 1934, pour isoler le radiophosphore. Une feuille d’aluminium, devenue radioactive après avoir été irradiée par des rayons alpha, est dissoute dans de l’acide chlorhydrique. Un flux de phosphore gazeux entraîne le phosphore qui se serait formé. Toute l’activité de la feuille irradiée se retrouve concentrée dans le résidu gazeux recueilli dans un tube à essai. Ceci prouve que l’irradiation a produit du phosphore qui est radioactif.
© ACJC
La dernière phrase de la note aux Comptes Rendus de l’Académie des Sciences indique que « si l’hypothèse est la bonne des réactions analogues peuvent être produites en utilisant des deutons ou des protons à la place des alpha ». Les accélérateurs commencent à concurrencer les sources radioactives depuis que Ernest Lawrence à Berkeley à conçu en 1932 son premier cyclotron. L’hypothèse de Frédéric et Irène Joliot-Curie est aussitôt vérifiée auprès du cyclotron de Lawrence à Berkeley.
Jeanne Laberrigue-Frolow
RETOUR PAGE 1934 : la radioactivité artificielle