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Irène et Frédéric Joliot-Curie : maîtres de l'atome

La recherche leur doit beaucoup. Grâce à eux, l'Essonne s'est hissée au premier rang des pôles mondiaux de la science. Irène et Frédéric Joliot-Curie, prix Nobel de chimie 1935, sont à l'origine de la découverte majeure qui, un jour, a bouleversé le cours de l'histoire : la fission nucléaire.

Portrait d'Irène et Frédéric Joliot-CurieEn récompense de leurs travaux sur la radioactivité, Irène et Frédéric Joliot-Curie reçoivent en 1935 le prix Nobel de chimie.
© DR

Fille aînée de Pierre et Marie Curie (Prix Nobel de physique en 1903, Marie Prix Nobel de chimie en 1911), Irène Curie rencontre pour la première fois Frédéric Joliot à l'Institut du Radium, dans le laboratoire de sa mère, en 1925. Elle est réservée et avare de paroles. Il est charmeur, impulsif, bouillonnant. Ces deux tempéraments diamétralement opposés partagent une passion commune : la recherche scientifique et en particulier les mystères de l'atome. En 1926, ils se marient et entament une exceptionnelle carrière scientifique. Ensemble, ils découvrent la radioactivité artificielle. Une découverte accueillie avec le plus grand intérêt par la communauté scientifique. En récompense de ces travaux, Irène et Frédéric Joliot-Curie reçoivent en 1935 le prix Nobel de chimie. Cette notoriété attirera auprès d'eux de jeunes chercheurs brillants (Hans von Halban, Lew Kowarski). Juste avant la guerre, l'équipe du Collège de France, dirigée par Joliot, signe une découverte majeure : la fission nucléaire. En démontrant la possibilité d'une réaction en chaîne, l'équipe Joliot-Curie ouvre la porte à l'utilisation de l'énergie nucléaire. La France est à la pointe dans un domaine qui ouvre des perspectives toutes nouvelles.

Le père fondateur du CEA

La seconde guerre mondiale met un terme aux recherches françaises dans ce domaine, si lourd de conséquences potentielles... La suite se fera ailleurs, en Angleterre et surtout aux Etats-Unis. Irène emprunte le chemin de l'exode et se se réfugie à Clermont-Ferrand puis en Suisse. Après une brève absence, Frédéric décide de rester à Paris. Il entre dans la Résistance, il veille. Pendant ce temps, les Américains, alertés par Albert Einstein, explorent la voie de la fission nucléaire ouverte par le couple Joliot-Curie et cherchent à utiliser l'énergie atomique à des fins militaires. Ils disposent de 3 centres, répartis sur le territoire : Hanford (Washington), Oak Ridge (Tenessee) et Los Alamos (Nouveau-Mexique), où ils font exploser les prototypes de la nouvelle arme nucléaire. . On connaît la suite ; le 6 août 1945, une bombe atomique est lancée sur Hiroshima.
La guerre s'achève. La France se relève avec peine. La reconstruction exigera une énergie abondante et bon marché. Frédéric Joliot, qui a toujours envisagé ses découvertes dans un objectif d'abord social (fournir de l'énergie, soigner), convainc le Général de Gaulle de l'intérêt de l'énergie nucléaire. Il prend position contre l'arme atomique. Le 18 octobre 1945, de Gaulle signe une ordonnance fondant le Commissariat à l'énergie atomique, organisme dédié à la recherche sur l'atome, dont le premier but sera de développer l'énergie nucléaire à des fins civiles. De Gaulle cherche à assurer au pays une indépendance énergétique, que suivra quelques années plus tard une indépendance nationale. Frédéric Joliot est nommé haut-commissaire à l'énergie atomique. A ces côtés, Raoul Dautry, ancien ministre de l'Armement, ancien Ministre de la reconstruction est nommé Administrateur général. Irène, avec d'autres proches collaborateurs, est nommée au Conseil scientifique.
Avec le début de la guerre froide, Frédéric Joliot, expert internationalement reconnu en matière d'énergie nucléaire et sympathisant communiste, se voit contraint pour des raisons politiques de quitter la tête du CEA. . Quelques années plus tard, une mission supplémentaire sera confiée au jeune Commissariat : doter le pays d'une arme de dissuasion atomique.

Les équipes du CEA s'installent au Fort de Châtillon, où la pile Zoé « diverge » en décembre 1948. Très vite l'idée s'impose de construire un centre moderne, à la fois éloigné de la ville et facilement joignable depuis Paris. Ce lieu, Frédéric et Irène le trouveront grâce à leurs souvenirs : Irène adore marcher, elle connaît la Vallée de Chevreuse, la Vallée de l'Yvette, le Plateau de Saclay… C'est là, à quelques kilomètres de la station du Guichet, sur la « ligne de Sceaux », que seront édifiés le CEA, puis les extensions de l'Institut du radium qui donneront la première impulsion à ce qui sera, des années plus tard, l'Université Paris-Sud.

Au début des années 50, la région est un chantier : à Saclay, Joliot équipe le CEA des dernières avancées techniques en matière scientifique. Irène participe à Orsay aux travaux d'installation des laboratoires et d'un accélérateur de particules. L'équipement sera commun à l'Institut du radium, au CNRS et à l'Ecole normale supérieure. Les fondements sont posés de ce qui deviendra 50 ans plus tard la « vallée des cerveaux », concentration de grandes écoles, d'instituts, de laboratoires universitaires et d'industriels au Nord de l'Essonne.

Irène Joliot-Curie n'aura pas le bonheur de le voir fonctionner « son » accélérateur de particules : en 1956, elle meurt d'une leucémie. Frédéric reprend son poste d'enseignement à la Sorbonne et se charge du suivi du chantier d'Orsay. Il participe à la mise en route du synchrocyclotron en 1958 et s'éteint à son tour quelques semaines plus tard. Le couple Joliot-Curie a marqué l'histoire de la science et a donné à l'Essonne son statut de capitale scientifique.

01.Irène Curie et Frédéric Joliot : une rencontre

Décembre 1924 : Irène Curie, 27 ans, travaille aux côtés de sa mère à l'Institut du radium à Paris. La jeune et très réservée Irène n'est autre que la fille de Pierre et Marie Curie, Prix Nobel de Physique en 1903, avec Henri Becquerel, pour la découverte de la radioactivité. Ce n'est pas tout : en 1911, Marie Sklodovska-Curie a reçu le Prix Nobel de chimie pour la découverte du polonium et du radium.

Née en 1897, Irène a bénéficié d'une formation exceptionnelle dans la “coopérative d'enseignement” qu'avait constitué sa mère avec quelques amis savants, dont les Perrin, les Langevin... Hors système scolaire, une poignée d'élèves suivent des cours de physique assurés par Marie en personne, les mathématiques étant enseignées par Paul Langevin. Un enseignement de haut niveau qu'Irène et ses camarades assimilent sans problèmes.Pierre et Marie CuriePierre et Marie, les parents d'irène Juliot-Curie, recevront le prix Nobel en 1903 pour leurs travaux sur la radioactivité.
© Fonds Curie et Joliot-Curie/ACJC
La mort accidentelle de Pierre Curie, en 1906, vient assombrir une enfance partagée entre travail intellectuel, sport et détente, laissant Irène et sa jeune sœur Eve seules avec leur mère.

Pendant la première guerre mondiale, Irène âgée de 17 ans en 1914 accompagne sa mère dans les zones de combat où celle-ci officie comme « radiologue » grâce aux techniques de radiographie aux rayons X. Les deux femmes forment les infirmières et médecins militaires. Madame Curie obtient que 200 camionnettes ambulantes soient équipées d'appareils de radiographie. Ces « Petites Curie » sillonnant le front afin de radiographier les blessés au plus près du lieu des combats. A la fin du conflit, Irène rejoint sa mère à l'Institut du radium et prépare son doctorat sur le rayonnement alphadu Polonium. Elle soutient sa thèse en mars 1925. Parmi les personnes présentes dans la salle, un jeune chercheur ne perd pas une miette de la soutenance. Son nom ? Frédéric Joliot. Au contraire d'Irène, rien ne le prédestine à devenir chercheur. Son père est commerçant, sa mère, Alsacienne, vient d'une région réputée pour ses écoles de chimie. Le jeune Frédéric a le goût des sciences (et des arts), il a de l'imagination : ce sera un grand expérimentateur. Pour l'instant, il poursuit ses études et travaille comme assistant de Marie Curie à l'Institut du radium.

Irène est calme, réfléchie, un rien distante. Frédéric est fantaisiste, bouillonnant, spontané. Plus tard, à propos d'Irène Curie, il racontera : “Je n'avais pas la moindre idée que nous pourrions un jour nous marier. Mais Je l'observais. Sous son aspect froid, oubliant parfois de dire bonjour, elle ne créait pas toujours autour d'elle de la sympathie. En l'observant, j'ai découvert dans cette jeune fille, que les autres voyaient un peu comme un bloc brut, un être extraordinaire de sensibilité et de poésie… ”. Irène Curie et Frédéric Joliot se marient en octobre 1926. Il eurent deux enfants : Hélène et Pierre

02.En route vers le prix Nobel

Ensemble, Frédéric et Irène Joliot-Curie poursuivent leurs travaux sur le rayonnement alpha du polonium. Le couple a déjà mis au point plusieurs procédés pour produire du polonium en grande quantité et surtout, des échantillons les plus purs et les plus radioactifs qui soient…

En octobre 1933, Irène et Frédéric participent, à Bruxelles, au « Conseil Solvay », qui réunit depuis 1911 l'élite mondiale des physiciens –une poignée de femmes et d'hommes qui vont en quelques années profondément renouveler toute la physique. Irène et Fréderic Joliot-Curie en laboratoireEn 1934, Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle.
© Fonds Curie et Joliot-Curie/ACJC
Les Joliot-Curie ont constaté qu'en bombardant une feuille d'aluminium avec les rayons du polonium, il y avait émission de neutrons et de positons… Les résultats demandent à être confirmés, les Joliot-Curie s'attèlent à la tâche.

Le 11 janvier 1934, Irène et Frédéric bombardent à nouveau une feuille d'aluminium. Surprise ! Lorsqu'ils enlèvent la source de rayonnement (le polonium), de fines gouttes perlent sur la feuille d'aluminium. Frédéric se précipite sur le compteur Geiger qui se met à crépiter. Que s'est-t-il passé ? En bombardant l'aluminium avec des rayons alpha, on produit du phosphore radioactif. Dans les jours qui suivent, ils multiplient les expériences et produisent de l'azote radioactif à partir du bore, du silicium radioactif à partir du magnésium, etc. La découverte est de taille : oui, il est possible de synthétiser de nouveaux éléments radioactifs qui n'existent pas à l'état naturel.

Un an plus tard, en 1935, Frédéric et Irène Joliot-Curie reçoivent le prix Nobel de chimie pour la découverte de la radioactivité artificielle.

Lors de la remise du prix, Frédéric Joliot-Curie souligne toute la portée de la découverte : “La diversité de ces radioéléments synthétiques permettra sans doute des recherches nouvelles en biologie et en physico-chimie. En biologie, par exemple, la méthode des indicateurs employant les radioéléments synthétiques permettra d'étudier plus facilement le problème de la localisation et de l'élimination d'éléments divers introduits dans les organismes vivants… ”. Et déjà, Frédéric Joliot-Curie se projette dans le futur, esquisse les bénéfices sociaux et économiques qu'on pourra tirer de ses découvertes : “Nous sommes en droit de penser que des chercheurs construisant ou brisant les éléments à volonté sauront réaliser des transmutations à caractère explosif, véritables réactions chimiques en chaîne. Si de telles transmutations arrivent à se propager dans la matière, on peut concevoir l'énorme libération d'énergie…”.

03.Célébrité et engagement politique

En 1936, Léon Blum forme le gouvernement du Front Populaire. Il a déjà maintes fois rencontré Irène et Frédéric Joliot-Curie qui approuvent ses idées socialistes, mais déplorent qu'en France les scientifiques soient si peu considérés et si mal payés. Certes, deux ans plus tôt, la Caisse nationale de la recherche scientifique, une agence de moyens, a été créée. Dotée de crédits dérisoires, elle ne donne pas toute sa mesure. Doublement progressiste, Léon Blum propose à Irène, une femme, le poste de secrétaire d'état à la recherche scientifique. Frédéric Joliot, Hans Halban et Lew kowarskiDe gauche à droite, Frédéric Joliot, Hans Halban et Lew Kowarski lors de leur expérimentations sur la réaction en chaîne.
© Fonds Curie et Joliot-Curie/ACJC
La fille de Marie Curie y voit –aussi- l'occasion de promouvoir l'accès des femmes aux métiers de la recherche, traditionnellement réservés aux hommes. Mais une carrière politique lui paraît bien fade en regard de la science. Après de longues hésitations, elle finit par accepter le poste. Irène n'a pas vraiment les qualités requises pour une carrière politique : il n'est pas rare, lorsqu'elle s'ennuie en conseil des ministres, qu'elle regarde ostensiblement sa montre, ou qu'elle quitte la réunion. Au terme de quelques mois, elle envoie sa lettre de démission : “Je suis tout à fait convaincue que mes fonctions de sous-secrétariat de la recherche scientifique peuvent être remplies par d'autres savants plus qualifiés que moi. Au contraire, pour enseigner la radioactivité et diriger des travaux en cette matière, très peu de personnes en France possèdent les connaissances spéciales nécessaires. Je crois donc bien faire en reprenant ma carrière scientifique normale”.

Frédéric Joliot-Curie, lui, est nommé professeur au collège de France en 1937. Avec deux physiciens étrangers qui travaillent dans son laboratoire– Hans von Halban et Lew Kowarski - il s'attache à déclencher une réaction en chaîne. En janvier 1939, il apporte la preuve expérimentale de la fission des noyaux d'uranium par bombardement de neutrons (le phénomène lui-même avait été découvert un an auparavant en 1938 par trois physiciens du Kaiser-Wilhelm-Institute for Chemistry de Berlin : Otto Hahn, Lise Meitner et Fritz Strassmann). Début mai 1939, les physiciens déposent trois brevets d'invention : “Dispositif de production d'énergie”, “Procédé de stabilisation d'un dispositif producteur d'énergie” et… “Perfectionnements aux charges explosives”.
Lorsque Paris est envahi par les Allemands, Irène et Frédéric partent à Clermont-Ferrand. Hans von Halban et Lew Kowarski (l'un autrichien, l'autre russe) quittent la France en emportant le stock d'eau lourde du laboratoire… Composée d'oxygène et d'hydrogène lourd (le Deutérium), difficile à obtenir en grandes quantités, l'eau lourde ralentit les neutrons lors de la réaction de fission. Joliot sait ce que d'autres que lui pourraient développer à partir de la réaction en chaîne. Il met à l'abri le matériel et ses collaborateurs. De retour à Paris, Frédéric trouve son laboratoire du collège de France… occupé par les allemands ! Il choisi de rester, veille et s'engage dans la résistance.
Le 6 août 1945, la ville d'Hiroshima est entièrement rasée par une bombe nucléaire. Une bombe produite par les américains, certes, mais dont les fondements scientifiques doivent tout aux découvertes du couple Joliot-Curie... Frédéric Joliot publie une note à l'attention des collaborateurs du CNRS (créé en 1939, dont il vient d'être nommé directeur) : “…je suis convaincu qu'en dépit des sentiments provoqués par l'application de l'énergie atomique à des fins destructrices, celle-ci rendra aux hommes, dans la paix, des services inestimables…”. Il signe un article de la même veine dans le journal “ l'Humanité ”. La bombe est pour lui une véritable douleur morale

04.Et l'Essonne devint terre de science…

A la fin de la guerre, en mai 1945, le général de Gaulle reçoit Frédéric Joliot. Au cours de l'entretien, il est naturellement question d'énergie nucléaire et du rôle que pourrait tenir la France dans ce domaine… Joliot est convaincu que l'énergie nucléaire apportera des bénéfices sociaux et économiques. Les pionniers du CEALes pionniers du CEA en 1946 avec, au premier rang de gauche à droite : Pierre Auger, Irène et Frédéric Joliot-Curie, Francis Perrin, et Lew Kowarski. Au second rang, de gauche à droite : Bertrand Goldschmidt, Pierre Bicquart, Léon Denivelle, Jean Langevin.
© CEA
La France a besoin d'énergie pour se reconstruire. Il faut non seulement remonter le pays, mais le moderniser, relancer son industrie… Pour tout cela, l'énergie nucléaire est une aubaine. Le Général de Gaulle est convaincu. Dans les lendemains incertains de la guerre, les grandes puissances se positionnent, les frontières se dessinent… la guerre froide se met en place. De Gaulle sait qu'un pays économiquement faible et mal armé court le risque d'être inféodé à une super-puissance. Pour l'indépendance énergétique et l'indépendance nationale, il joue la carte du nucléaire.

Le 18 octobre 1945, le général de Gaulle signe l'ordonnance de création du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA). Le 3 janvier 1946, Raoul Dautry est nommé administrateur général, Frédéric Joliot-Curie Haut-commissaire. Irène Joliot-Curie est naturellement de la partie, ainsi que Francis Perrin, Lew Kowarski, Bertrand Goldschmidt, et autres scientifiques de haut niveau, dont un bon nombre revient d'exil. Faute de locaux, le CEA s'installe dans l'ancien fort militaire de Châtillon, à Fontenay-aux-Roses. C'est ici que naîtra Zoé (pour puissance Zéro, Oxyde d'uranium, Eau lourde), la première pile atomique Française, destinée à la production d'énergie nucléaire. Pour l'anecdote, Lew Kowarski avait songé l'appeler “French Low Output Pile”, le nom ne fut pas retenu car les initiales ne laissaient rien présager de bon : FLOP !
Mais le CEA ne peut pas rester éternellement à l'étroit sur un site dont la vocation d'origine est assez éloignée de la recherche scientifique. Frédéric et Irène habitent Antony. Ils sont tous deux chargés d'enseignement à Paris, bon nombre de leurs leurs collaborateurs aussi. Le cyclotronPremier cyclotron, de 0,80 m, construit en France pour Frédéric Joliot et installé au Laboratoire de Chimie Nucléaire du Collège de France, puis déménagé à Orsay en 1957.
© Robert Doisneau/CNRS Photothèque
Ils cherchent un lieu isolé de la ville (pour des raisons de sécurité) et aisément joignable. Irène, grande marcheuse depuis sa jeunesse, a sillonné la région : vallée de l'Yvette, vallée de Chevreuse, plateau de Saclay… La région est rurale, est assez peu habitée et reliée à Paris par la ligne de Sceaux. Reste à convaincre les agriculteurs du plateau et les élus des communes avoisinantes… Frédéric Joliot-Curie et Raoul Dautry dépenseront beaucoup d'énergie pour expliquer à leurs interlocuteurs, qui associent l'atome à Hiroshima, que l'installation du CEA et donc d'une pile expérimentale sur le plateau de Saclay ne pose aucun problème de sécurité. En avril 1947, l'affaire est conclue, le CEA dispose de 271 hectares de surface sur le plateau de Saclay. Et déjà, Frédéric Joliot-Curie griffonne les croquis du futur palais de la science, dont la conception s'inspire du campus de Berkeley, en Californie. Dans un espace paysagé, propice au travail intellectuel, une série de bâtiments bas accueilleront les équipes, les installations, les halls d'expériences. Toute une ville va naître de nulle part, entièrement dédiée à la recherche scientifique. Le projet est confié à l'architecte Auguste Perret, dont ce sera la dernière œuvre d'envergure. Le premier août 1949, la première pierre est posée…

L'année 1950 voit la situation internationale s'aggraver ; l'ombre d'une troisième guerre mondiale plane. Les Américains s'inquiètent de voir un sympathisant communiste (Frédéric Joliot-Curie) à la tête du CEA. En mars 1950, Frédéric est le premier à signer “l'Appel de Stockholm” qui exige “L'interdiction absolue de l'arme atomique”. Une prise de position peu diplomatique qui pose problème au gouvernement. Le 26 avril, il est révoqué de son poste de Haut-commissaire. Frédéric Joliot sur le chantier de l'institut de physique nucléaireAprès le décès d’Irène, Frédéric prend le relais pour achever la construction de l’Institut de Physique nucléaire d’Orsay. Le voici en visite sur le chantier début 1957.
© Fonds Curie et Joliot-Curie/ACJC
Auguste Perret meurt en 1951, Raoul Dautry en 1954 : Saclay, profitant de la formidable énergie de ses pères fondateurs, s'édifiera sans eux.

Irène et Frédéric vont, en quelques années, participer à la création d'un pôle scientifique majeur, internationalement connu. Déjà le CNRS est implanté à Orsay. A Saclay, Joliot lance la construction d'un accélérateur Van De Graaf (inauguré en 1952), d'une nouvelle pile (EL2, 1952) puis d'un cyclotron (1953). Irène participe à Orsay aux travaux d'installation un accélérateur de particules, le synchrocyclotron à protons de 150 MeV. L'équipement sera commun à l'Institut du radium, au CNRS et à l'Ecole normale supérieure. Les fondements sont posés de ce qui deviendra 50 ans plus tard la « vallée des cerveaux », concentration de grandes écoles, d'instituts, de laboratoires universitaires et d'industriels au Nord de l'Essonne.

En 1955, les plans du futur laboratoire de physique nucléaire d'Orsay sont terminés et approuvés. Début 1956, les travaux démarrent. La santé d'Irène se dégrade. Le verdict des médecins est sans appel : une leucémie provoquée par les multiples rayonnements auxquels elle a été exposée tout au long de sa carrière. Irène Joliot-Curie s'éteint le 17 mars 1956, à l'âge de 59 ans. Il lui faut un successeur pour achever le chantier d'Orsay. Les chercheurs se tournent vers Frédéric. Malgré son mauvais état de santé, il accepte de prendre le relais et suit les travaux de construction et le montage du synchrocyclotron. Lors des premiers essais – -en juin 1958- Frédéric, affaibli, rongé par la maladie, est sur place. Le mois suivant, à la maison de la chimie, à Paris, il prononce le discours d'ouverture d'un congrès international de physique nucléaire. Les participants constatent que Frédéric Joliot-Curie n'est plus que l'ombre de lui-même. Il meurt, le 14 août 1958.

Frédéric et Irène Joliot-Curie ont légué à la science un précieux héritage et ont –plus que tout autre- fait de l'Essonne une des capitales mondiales de la science.

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