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En ce jour de 1940, deux scientifiques ont découvert une forme insaisissable de carbone et ont ouvert par inadvertance une fenêtre sur des civilisations perdues.
Mais Ernest Lawrence, fondateur du laboratoire de Berkeley, était déterminé à le trouver. En 1939, il charge les chimistes Martin Kamen et Samuel Rubin de découvrir le carbone 14. Pendant un an, ils n’ont trouvé aucune trace de l’insaisissable atome.
Puis, en janvier 1940, ils lancèrent une expérience de « désespoir », dans laquelle ils placèrent un morceau de graphite (une forme cristalline du carbone) à l’intérieur d’un cyclotron, l’un des premiers types d’accélérateurs de particules. Le cyclotron a bombardé leur échantillon avec des deutons – des noyaux d’une forme lourde d’hydrogène avec un proton et deux neutrons. L’espoir était que la forme cristalline du carbone absorberait les neutrons supplémentaires, émettrait un proton et deviendrait une version « lourde » du carbone.
Ils ont mené l’expérience pendant 120 heures d’affilée. Le 15 février, Kamen, privé de sommeil, a arrêté de bombarder l’échantillon avec des deutons et est rentré chez lui. Il était tellement échevelé que la police, à la recherche d’un meurtrier évadé, l’a brièvement interrogé.
Lorsque Kamen a été libéré, il est retourné au laboratoire, où son collègue Ruben a noté de légers signes de radioactivité dans l’échantillon. Au cours des deux semaines suivantes, ils ont purifié le carbone, le transformant en un gaz CO2 qui pouvait être pompé à angle droit au compteur Geiger pour mesurer sa radioactivité.
Étonnamment, le carbone n’avait pas une demi-vie courte – le temps nécessaire à la moitié des atomes radioactifs pour se désintégrer en un atome stable.
« La section efficace mesurée associée à un faible rendement suggère que la demi-vie est très longue (en années) », écrivent les chercheurs dans un court article publié le 15 mars 1940 dans la revue Lettres d’examen physique.
Leurs mesures ont indiqué qu’il faudrait environ 4 000 ans pour qu’environ la moitié du carbone 14 se désintègre en azote 14. (Nous savons maintenant que la demi-vie du carbone 14 est d’environ 5 730 ans.)
Même à l’époque, ils reconnaissaient l’importance de leur découverte.
« Le radiocarbone à longue durée de vie sera d’une grande importance pour de nombreuses expériences chimiques, biologiques et industrielles », écrivent les chercheurs dans l’article.
Au cours des années suivantes, Ruben et Kamen ont utilisé des molécules radioactives de carbone et d’oxygène pour élucider les étapes clés de la photosynthèse. Malheureusement, Ruben est décédé en 1943 dans un accident de laboratoire alors qu’il travaillait avec un gaz toxique, et Kamen a été renvoyé de Berkeley après avoir eu des interactions sociales avec des musiciens et d’autres personnes considérées comme « de gauche » pendant la Peur rouge. En 1948, il était hissé pour témoigner devant le comité des activités anti-américaines de la Chambreet bien qu’il n’ait jamais été reconnu coupable d’actes répréhensibles, il a été poursuivi par des allégations infondées pendant des années.
Même si les implications des expériences de Kamen et Ruben étaient immédiatement apparentes, ce n’était pas le cas. jusqu’en 1949 que les chimistes de l’Université de Chicago, James Arnold et Willard Libby, ont démontré que le rapport entre le carbone 14 et le carbone stable pouvait être utilisé pour estimer l’âge des reliques contenant du carbone. Libby gagnerait les années 1960 Prix Nobel de chimie pour ses travaux sur la datation au radiocarbone.
Les archéologues utilisent régulièrement la datation au radiocarbone pour estimer l’âge d’anciens squelettes et autres artefacts vieux de 50 000 ans. Et des techniques plus récentes analysent les isotopes radioactifs d’éléments tels que le strontium et permettent de déterminer où vivaient et mouraient les peuples anciens, ce qu’ils mangeaient et quels polluants ils avaient rencontrés au cours de leur vie.
