8 novembre 1895 Découverte des rayons X et de la radiologie par le physicien Röntgen

mardi 12 juin 2018.
 

Fin 1895, Wilhelm Conrad Röntgen, physicien allemand, découvre quasiment par hasard les rayons X. Une découverte qui va révolutionner la compréhension du monde dans lequel nous vivons. Elle sera couronnée par le premier prix Nobel de physique décerné en 1901.

Le 28 décembre 1895, le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen publie dans le bulletin de la Société physico-chimique de Würzburg un article intitulé «  Über eine neue Art von Strahlen  » (À propos d’une nouvelle sorte de rayons). L’article présente une image du squelette d’une main vivante effectuée grâce à ce rayonnement. La découverte des rayons X et l’invention de la radiologie en un seul article  !

La découverte des rayons X par Röntgen est un peu le fruit du hasard. Directeur de l’Institut de physique de Würzburg, il cherche à élucider la nature de l’électricité et étudie la lumière fluorescente émise lors du passage d’un courant électrique dans une ampoule contenant un gaz à basse pression (tube de Crookes). Dans une expérience réalisée en chambre noire, Röntgen observe un phénomène de fluorescence de la plaque photographique à distance du tube de Crookes alors même que celui-ci est recouvert de carton noir. Il observe aussi que ce phénomène persiste s’il interpose des objets entre le tube et la plaque  : quand une main vivante est interposée, son squelette devient visible. Röntgen en déduit qu’un rayonnement invisible d’origine inconnue est émis et lui donne le nom de rayons X (dénomination d’une inconnue en mathématiques).

Un hasard en appelle un autre. Le 2 mars 1896, le physicien français Henri Becquerel communique à l’Académie des sciences la découverte de la radioactivité, émission naturelle par l’uranium d’un rayonnement tout aussi invisible et pourtant différent des rayons X. En fait, les deux découvertes sont liées  : apprenant la découverte des rayons X, Becquerel a l’idée de comparer la fluorescence observée sur plaque photographique des sels d’uranium après leur exposition au soleil et celle des rayons X. Un jour sans soleil, il abandonne ses échantillons dans un tiroir et découvre le lendemain que le phénomène qu’il étudie persiste. Il en conclut que l’uranium émet spontanément des rayons pénétrants invisibles.

En un peu plus de deux mois, deux types de rayonnements nouveaux ont été découverts alors qu’en cette fin du XIXe siècle personne n’a l’idée que de tels rayonnements invisibles puissent exister. Et personne ne sait encore en quoi ils consistent ni à quels mécanismes ils sont dus.

Un an plus tard, des travaux similaires conduisent le physicien britannique Thomson à la découverte de l’électron, ce qui élucide enfin la nature du courant électrique. La compréhension de l’origine des rayons X est alors rapide. Lors du passage du courant dans le tube de Crookes, des électrons émis de façon continue par la cathode entrent en collision avec l’anode et c’est lors de cette collision que des rayons X sont émis. La nature électromagnétique des rayons X est établie en 1912 par von Laue, qui met en évidence la diffraction des rayons X par un cristal.

Les rayons X et la radioactivité sortent immédiatement des laboratoires de physique pour révolutionner la médecine. La radiologie bouleverse le diagnostic et le suivi de la tuberculose, fléau de cette fin de siècle, et sauve des milliers de vies de soldats blessés lors de la Première Guerre mondiale, permettant aux chirurgiens de repérer les dégâts osseux et de les réparer, de mettre en évidence les balles et les éclats d’obus et de guider leur extraction. En contrepartie, des effets biologiques néfastes des rayons X à fortes doses sont observés et les premières recommandations de radioprotection apparaissent. La radiologie médicale se développera de façon continue tout au long du siècle pour le plus grand bénéfice des patients du fait de son efficacité pour contribuer au diagnostic des maladies et au suivi de leur évolution.

Trois grandes applications majeures des rayons X méritent d’être citées

Le scanner X, mis au point en 1972 par Godfrey Hounsfield et Allan Cormack, a révolutionné la pratique médicale en permettant l’obtention d’images en coupes tomographiques beaucoup plus précises, reconstruites par ordinateur à partir des images obtenues en tournant autour du patient.

Les accélérateurs linéaires d’électrons, qui permettent d’obtenir de puissants faisceaux de rayons X de haute énergie, se sont imposés aujourd’hui en radiothérapie pour le traitement des cancers.

Enfin, la cristallographie par diffraction des rayons X a contribué à la découverte de la structure de l’ADN et sert notamment à la détermination de la structure 3D des protéines.

La découverte des rayons X, tardive dans l’histoire de la physique (l’électricité et le magnétisme sont connus depuis longtemps), a révolutionné la compréhension du monde dans lequel nous vivons. Le comité Nobel avait largement anticipé l’importance de cette découverte en décernant à Röntgen le premier prix Nobel de physique en 1901. Et cent vingt ans après la découverte de Röntgen, les rayons X continuent de changer le monde.

Un as du marketing ?

La découverte des rayons X par Röntgen date en fait 
du 8 novembre 1895. L’article du 28 décembre 1895 est publié le 2 janvier 1896. Le Frankfurter Zeitung annonce la découverte ce même jour, information diffusée par télégraphie et reprise par des journaux du monde entier. Parallèlement, Röntgen avait envoyé, dès le 1er janvier, 
à la plupart des sociétés savantes d’Europe une copie 
de son article dans lequel figure une radiographie de 
la main du célèbre anatomiste Rudolf Albert von Kölliker. Il y avait joint une radiographie de la main de son épouse Bertha qui sera considérée historiquement comme 
la toute première radiographie. Quoi qu’il en soit, Röntgen sut particulièrement bien utiliser les moyens d’information de son époque pour diffuser immédiatement sa découverte.


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