Martin Kamen avait travaillé pendant trois jours et trois nuits sans dormir. Le chimiste américain terminait un projet dans lequel lui et un collègue, Sam Ruben, avaient bombardé un morceau de graphite avec des particules subatomiques. Le but de leur travail était de créer de nouvelles formes de carbone, qui pourraient avoir une utilité pratique.,

épuisé, Kamen Tituba hors de son laboratoire à Berkeley en Californie, ayant terminé le projet aux premières heures du 27 février 1940. Il a désespérément besoin d’une pause. Froissé, aux yeux rouges et avec une barbe de trois jours, il avait l’air en désordre.

Et c’est regrettable. La police de Berkeley était alors à la recherche d’un condamné évadé qui venait de commettre plusieurs meurtres. Alors quand ils ont vu le non Kamen rapidement ramassé, livré à lui à l’arrière de leur voiture de patrouille et l’interrogea lui-même comme un présumé tueur.,

ainsi, l’une des recherches les plus révolutionnaires entreprises au siècle dernier a failli prendre fin à la naissance lorsqu’un de ses principaux scientifiques a été accusé de meurtre. Ce n’est que lorsque des témoins ont clairement indiqué que Kamen n’était pas l’homme que la police recherchait qu’il a été libéré et autorisé à retourner au Laboratoire de Radiation de l’Université de Californie pour examiner le morceau de graphite que lui et Ruben avaient irradié.,

Il n’a pas fallu longtemps au couple pour réaliser qu’ils avaient produit une substance aux propriétés remarquables, qui a depuis transformé une foule de domaines scientifiques différents et continue d’aider les scientifiques à faire des découvertes majeures. En irradiant du graphite, ils avaient créé du carbone-14.

Martin Kamen en 1939., Photo: US National Archives Public Domain Archive

« Cette nuit et cette matinée sombres du 27 février 1940 ont commencé une révolution dans la physiologie, la biochimie, l’archéologie, la géologie, la biomédecine, l’océanographie, la paléoclimatologie et l’anthropologie ainsi que la chimie nucléaire”, explique le chercheur en environnement John Marra, auteur du tout Récent Hot Carbon: Carbon-14 and a Revolution in Science. « Le carbone 14, peut-être l’isotope le plus important pour la vie sur Terre, était « né ». »

Le carbone 14 a six protons et huit neutrons dans son noyau., En revanche, la majeure partie du carbone dans notre corps et dans le monde extérieur, connu sous le nom de carbone-12, contient six protons et six neutrons. Surtout, ces deux neutrons supplémentaires rendent le noyau d’un atome de carbone 14 instable de sorte qu’il se désintègre radioactivement en un atome d’azote. Plus important encore, ces désintégrations sont relativement peu fréquentes, de sorte qu’il est possible de mesurer les changements dans un échantillon de carbone sur des dizaines de milliers d’années. (Voir l’encadré ci-dessous.)

« Le carbone est ce dont nous sommes faits”, explique Marra, qui est professeur de sciences de la terre et de l’environnement au Brooklyn College, à New York. « Le carbone est la vie., C’est fondamental aussi pour la façon dont nous vivons, comment la Terre est habitable – à peu près tout. Et depuis la découverte d’un radioisotope de carbone à longue durée de vie, nous avons un outil incroyable pour approfondir presque tous les aspects de l’existence sur Terre-et peut – être l’univers. »

comme le révèle Marra dans cette histoire remarquable du carbone 14, les scientifiques ont rapidement réalisé que l’isotope devait affecter les êtres vivants aujourd’hui. Les rayons cosmiques frappent la haute atmosphère et envoient des cascades de neutrons dans l’air, ont-ils calculé., Ces neutrons frappent les atomes d’azote, le composant principal de l’atmosphère terrestre, et en transforment certains en atomes de carbone 14. À leur tour, ces atomes se combinent avec l’oxygène pour créer du dioxyde de carbone radioactif qui est absorbé par les plantes, qui sont ensuite mangés par les animaux. ” Chaque être vivant sur Terre devient ainsi radioactif, bien que légèrement », explique Marra.

et il est apparu à Willard Libby de L’Université de Chicago que la radioactivité générée par le carbone-14 pourrait être exploitée à un avantage énorme., Un chimiste qui avait travaillé sur le Projet Manhattan pour construire la première bombe atomique, Libby a réalisé que lorsqu’un organisme meurt, il cessera d’absorber le carbone, y compris le carbone 14, et son magasin existant de ce dernier se désintégrera lentement. Ainsi, en mesurant la radioactivité d’un échantillon prélevé sur l’organisme, sa teneur en carbone 14 pourrait être estimée et la date de son heure de décès pourrait être mesurée. Les sciences de l’archéologie et de la paléontologie étaient sur le point d’être révolutionnées.

un problème majeur a cependant dû être surmonté., Le carbone 14 n’existe que dans de très faibles niveaux dans les tissus d’animaux et de plantes récemment décédés: environ un billion d’atomes de carbone sur un billion sont du carbone 14. En revanche, le rayonnement naturel de fond – du thorium et de l’uranium dans les roches et d’autres sources – est beaucoup, beaucoup plus élevé. Comment les chercheurs pourraient-ils séparer le signal faible de carbon-14 de ce bruit de fond écrasant?

Libby a résolu le problème en protégeant soigneusement ses détecteurs et en développant des moyens d’éteindre tout rayonnement qui traversait les parois de son appareil., Puis il s’est tourné vers le gaz méthane, qui contient du carbone, pour valider définitivement sa technique, en comparant des échantillons provenant de deux sources très différentes. Un échantillon a été extrait du gaz naturel, un combustible fossile dont le carbone-14 aurait dû se décomposer il y a longtemps. Le second provenait du système d’égouts de la ville de Baltimore et a été extrait d’excréments humains. Il devrait être riche en carbone 14, venant d’être produit par les humains, a raisonné Libby.

Et c’est exactement ce qu’il a trouvé. Le méthane ancien n’avait pas de carbone 14., En revanche, le méthane nouvellement excrété par l’homme était relativement riche en isotope. Comme le dit Marra: « les déchets humains des égouts ont fait avancer la science. »

Libby a ensuite fourni la preuve finale de sa technologie de datation en mesurant la radioactivité – et, par déduction, l’âge – d’une série d’échantillons organiques d’Antiquité connue: du bois du navire funéraire égyptien de Sésostris III, du linge qui avait enveloppé un rouleau de la Mer Morte et un pain qui avait été” cuit  » dans l’éruption volcanique Ses résultats correspondaient parfaitement aux dates connues des objets qu’il avait scannés.,

Ce fut une entreprise brillante pour laquelle Libby a reçu le prix Nobel de chimie en 1960, bien qu’il ait eu de la chance dans un sens. Libby a supposé que le taux de production de carbone 14 dans l’atmosphère était constant depuis quelques dizaines de milliers d’années. En fait, il a varié assez largement, grâce aux changements dans l’activité des taches solaires, aux essais de bombes nucléaires atmosphériques et à l’augmentation des émissions de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles. Ceux-ci doivent être pris en compte lors de l  » estimation des âges, les scientifiques réalisent maintenant, bien que la base sous-jacente du radiocarbone sortir ensemble reste solide.,

Willard Libby reçoit le prix Nobel de chimie en décembre 1960. Photo: Bettmann Archive

plus récemment, la datation au radiocarbone est passée de la simple mesure de la radioactivité émise par les noyaux de carbone 14 au comptage direct du nombre d’atomes de l’isotope dans un échantillon. Ceci est fait en utilisant une technique appelée spectrométrie de masse par accélérateur (AMS), qui a permis aux scientifiques de dater des os, des artefacts et d’autres objets à base de carbone à partir du plus petit échantillon. ” C’était une énorme avancée », dit Marra., « Au lieu de grammes de matériel à analyser, AMS ne nécessite que des milligrammes. »

de cette façon, les développeurs D’AMS ont déclenché une révolution des rencontres qui a commencé dans les années 60 et qui a depuis” inauguré une « nouvelle révolution de l’archéologie » », explique Marra. Un exemple impliquant l « utilisation du carbone-14 a entraîné le renversement de l » idée que les cultures d « Europe occidentale passées avaient dépendu de pratiques et d » idées qui ont commencé au Moyen-Orient et se sont lentement répandues vers l « Ouest avec la propagation de l » agriculture., Radiocarbone sortir ensemble a révélé une image très différente et a montré que les cultures néolithiques de la Grande-Bretagne, la France et l  » Europe centrale doivent avoir évolué indépendamment.

plus tard, la technique a été utilisée par des laboratoires en Grande-Bretagne, en Suisse et aux États-Unis pour dater le lin utilisé pour tisser le linaire de Turin. Ce tissu, marqué de l’image négative d’un homme barbu, a été considéré par certains comme le linceul funéraire dans lequel Jésus a été enveloppé après la crucifixion. En utilisant seulement quelques fragments de tissu, les scientifiques l’ont daté de 1260-1390AD.,

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Au fil des ans, les utilisations du carbone 14 se sont répandues bien au-delà de la datation d  » anciens artefacts. Les médicaments peuvent être étiquetés avec du carbone 14 et suivis pendant leur passage dans le corps afin de tester leur sécurité et leur efficacité. D’autres chercheurs ont utilisé l’isotope pour retracer la façon dont les plantes convertissent le dioxyde de carbone en sucre, révélant les processus complexes qui sous-tendent la photosynthèse.,

de plus, le carbone 14 a été exploité pour étudier le plancton et d’autres formes de vie marine, révélant comment les eaux des océans circulent dans un grand réseau interconnecté de courants qui balaient la planète. ” La teneur en carbone d’un poisson enregistrera ce qu’il a mangé, ce qui reflétera à son tour la chimie de l’eau environnante, qui sera influencée par la façon dont l’océan s’est mélangé », explique Marra., Pour faire bonne mesure, carbone-14 joue maintenant un rôle majeur dans la découverte de la façon dont les climats ont changé sur Terre au cours de dizaines de milliers d’années, travail d’une immense importance alors que les scientifiques luttent pour comprendre comment la hausse des émissions de carbone déclenche maintenant un chauffage mondial dangereux.

« Nous avons acquis une compréhension substantielle du monde naturel au cours des 60 à 70 dernières années, en grande partie à cause du carbone 14”, explique Marra. Certes, il est difficile d’exagérer l’impact qu’elle a eu sur la science. Pourtant, ses découvreurs, Kamen et Ruben, se sont tous deux mal comportés à la suite de leur percée.,

Kamen, issu d’une famille d’émigrés lituaniens et biélorusses, a éveillé les soupçons des forces de sécurité américaines après l’entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale et il a été observé en train de dîner avec des fonctionnaires consulaires Soviétiques. Il a été sommairement renvoyé de son laboratoire et son passeport a été saisi. Kamen a ensuite été traduit devant le Comité des activités non américaines de la chambre en 1948, accusé d’avoir transmis des secrets aux Soviétiques. Ce n’est qu’à la fin du siècle que sa réputation est réhabilitée.

Ruben avait pire encore de la chance., Après Pearl Harbor, il a commencé des recherches sur les effets physiologiques du gaz phosgène, une arme chimique. Au cours d’un test, une ampoule de gaz s’est cassée et il a été aspergé de phosgène. Il est décédé quelques heures plus tard.

Si l’histoire du carbone 14 est l’un des exemples remarquables du progrès scientifique au 20ème siècle, le triste sort de deux de ses principaux acteurs est un signe des temps turbulents dans lesquels ils ont vécu.

à Chaud• Carbone: le Carbone 14 et d’une Révolution dans la Science par Jean Marra est publié par Columbia University Press (£27). Pour commander une copie allez à guardianbookshop.com., Gratuit au royaume-UNI p & lt; div id= »734b1344c3″>p sur toutes les commandes de plus de £15

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