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Temps de l'atome
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Depuis que l'homme existe, il est à la recherche de nouvelles sources d'énergies. En 1895 commença l'une des grandes aventures scientifiques du siècle. En effet, Röntgen, un physicien allemand, découvrit une nouvelle sorte de rayonnement qu'il nomma rayon X.
Par la suite, Marie Curie tenta ce qu'aucune femme avant elle n'avait osé: devenir une scientifique. Il lui fallait un sujet de recherche. Le physicien français Henri Becquerel venait d'observer qu'un certain minerai contenant de l'uranium émettait un rayonnement, doué de caractères communs avec les rayons X découverts par Röntgen. À ce phénomène, Marie Curie donna un nom: la radioactivité.
Dans le domaine médical, les radiations sont utilisées dans un but de diagnostique ou de thérapie. Cependant, il ne faut pas oublier qu'à toutes nouvelles découvertes, il y a des avantages et des inconvénients.
Röntgen travaillait dans l'obscurité avec des tubes à rayons cathodiques. Il remarqua que les cristaux contenus dans une coupe qui se trouvait à proximité émettaient une lueur même s'il interposait un carton entre le tube et les cristaux. Il s upposa donc l'existence de radiations se formant dans le tube ayant la propriété de traverser la matière qu'elle soit de verre, de papier ou de carton. Il appela ces radiations rayons X.
Mais qu'est-ce qu'un rayon X? Les rayons X font partie du spectre électromagnétique. Ils sont produits dans un tube cathodique: les électrons sont émis par une cathode chauffée (filament), puis sont accélérés vers l'anode. Quand les électrons frappent l'anode, de l'énergie est produite sous la forme de rayons X.
À partir de l'anode, les rayons X traversent un collimateur (appareil servant à concentrer les rayons vers un organe précis) qui élimine les radiations inutiles. Les rayons traversent les tissus du patient et ressortent de l'autre côté pour frapper un film ou un écran fluorescent. Une image radiographique est alors obtenue.
En 1896, Becquerel savait que pour qu'un corps devienne luminescent, on devait l'exposer à la lumière. Il enveloppa donc des plaques photographiques dans un carton noir et des feuilles d'aluminium. Il recouvra le tout de lamelles cristallines, de sels d'uranium et exposa le tout au soleil sur le bord de la fenêtre. Malheureusement, Paris était recouvert de nuages. Becquerel abandonna son échantillon dans un tiroir et remit l'expérience à plus tard. Avant de reprendre ses travaux, il développa ses plaques photos qu'il croyait vierges et il découvrit qu'elles étaient fortement impressionnées. Il se rendit compte qu'il était face à un phénomène nouveau. Conclusion: l'uranium émet un rayonnement pénétrant, qu'il soit ou non exposé à la lumière solaire.
Au début de 1898, Marie Curie commença, dans un hangar de l'école de physique et chimie, ses travaux sur les rayons de Becquerel. Ceux-ci seront le sujet de sa thèse de doctorat. Elle découvrit que les minéraux d'uranium (la pechblende) émettaient plus de rayonnements que l'uranium lui-même. Elle déduisit de ce fait que ces substances contenaient, en très petite quantité, un élément beaucoup plus actif que l'uranium. C'est alors que Pierre Curie joignit ses efforts à ceux de sa femme pour parvenir à isoler l'élément radioactif inconnu et à en déterminer les propriétés. À cette occasion, Marie Curie inventa le mot radioactivité. En juillet 1898, ils découvrirent ainsi le polonium et, en décembre de la même année, le radium.
On peut expliquer la radioactivité comme suit: la stabilité d'un atome est assurée par la force d'attraction s'exerçant entre les protons et les neutrons, les deux types de particules constituant le noyau. Dans le cas des éléments lourds (atomes possédant de gros noyaux), cette stabilité est précaire. Pour atteindre un état stable, les atomes de ces éléments, appelés «éléments instables», dégagent de l'énergie sous la forme de rayonnements alpha, bêta et gamma. Ce phénomène est la radioactivité.
De plus, nous pouvons trouver des applications de la radioactivité en biologie (le cyclotron permettant de marquer des molécules organiques), en agronomie (radiostérilisation) , en astrophysique (la connaissance atomique permet d'en savoir davantage sur l'origine de l'univers), en énergie nucléaire (électricité et armement) et dans la datation des découvertes archéologiques au carbone-14.
Un des avantages majeurs des rayons X fut de procurer aux médecins des outils de plus en plus précis et utiles pour trouver les causes des maladies. La connaissance des radiations a aussi permis le traitement ou le soulagement de plusieurs cancers.
Comme toute médaille a son revers, certains inconvénients apparaissent suite à l'utilisation des radiations. Les dangers de l'exposition aux rayons X ont été mis en évidence quelques années après la découverte des rayons X par Röntgen en 1895. Des cancers cutanés (de la peau) ont été décelés très rapidement chez les individus ayant été exposés à ces radiations.
Marie Curie et sa fille Irène sont mortes de leucémies causées par les énormes doses d'irradiations reçues pendant les nombreuses expérimentations qu'elles ont menées sur la radioactivité artificielle. Les irradiations massives observées à Hiroshima ou plus récemment à Tchernobyl ont montré le rôle toxique majeur des irradiations.
Toutes les cellules en formation (foetus, enfant) sont hypersensibles aux radiations ainsi que le potentiel génétique inclus dans les organes génitaux ; les conséquences de l'exposition aux radiations peuvent être des malformations congénitales pour des fœtus exposés, surtout durant les 12 premières semaines de gestation. À forte dose, la radiation détruit les cellules du corps humain et une exposition continue ou fréquente prédispose à la formation de cancers.
Il ne faut pas oublier qu'aucune dose de radiations, si petite soit-elle, ne peut être considérée comme sécuritaire, de là l'importance de la notion de radioprotection dont le but est de protéger l'individu, ses descendants et tout le genre humain dans son ensemble, de l'exposition à des rayonnements ionisants non bénéfiques qu'ils soient d'origine naturelle ou artificielle.
«Un examen radiologique ne devrait être fait qu'à condition qu'il apporte un bénéfice net au patient.»
Grâce à des chercheurs comme Röntgen, Becquerel et Curie, des découvertes et des avancements sont survenus dans la science. La radioactivité et les rayons X servent aujourd'hui en médecine, en biologie, en archéologie, en géologie, dans la restauration d'oeuvres d'arts, pour la conservation des aliments, etc. Mais ce n'est qu'un début et des progrès sont prévisibles pour les décennies à venir.
Bibliographie
BEAUCHEMIN. Roch. Manuel de radioprotection des bénéficiaires en radiologie médicale, Lévis, Éditions Terres Rares enr., 1987, 277 p.
BRUNNER,L., et D. Suddarth. Soins infirmiers en médecine chirurgie, St-Laurent, Éditions du Renouveau pédagogique inc., 1985, 2109 p.
CHRISTENSEN, Edward E. An Introduction to the Physics of Diagnostic Radiology, Philadelphie, Lea and Febiger, 1978, 252 p.
Laurent, Pierre. (Page consultée le 8 octobre 1999). La découverte des rayons X, [En ligne]. Adresse URL: http://www.unicaen.fr/expoRontgen/DecouverteRayonX.html
