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Il a révolutionné la détection en physique des particules en inventant un nouveau détecteur de particules pour lequel il a reçu le prix Nobel de physique en 1992. Chercheur au CNRS puis au CERN, il racontait avoir découvert à son arrivée au CERN dans les années soixante "un milieu dans lequel les problèmes étaient extrêmement excitants, où (...) on touchait à un monde mystérieux : le monde des particules élémentaires."

La vie de Georges Charpak : 50 ans d’engagement pour la science

Né en Pologne en 1924, il émigre en France avec sa famille alors qu’il a sept ans. Ancien élève de l’École des Mines de Paris (1948), docteur ès sciences (1955), il entre en 1948 au CNRS comme chercheur dans le laboratoire de physique nucléaire du Collège de France, dirigé par Frédéric Joliot. Maître de recherche au CNRS en 1959, il rejoint le Laboratoire Européen de Recherche Nucléaire (CERN) à Genève où il reste comme physicien permanent de 1963 à 1989. Il est titulaire de la Chaire Joliot-Curie de l’Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (ESPCI) en 1984. Il est élu Membre de l’Académie des sciences en 1985 (section de Physique).

Dès 1941 Georges Charpak est actif dans la Résistance. En 1943 il est interné à la prison Centrale d’Eysses, puis déporté au camp de concentration de Dachau, où sa pratique de plusieurs langues contribue à sa survie. En 1946, il prend la nationalité française.

L’œuvre de Georges Charpak a été consacrée à la physique nucléaire, puis à la physique des particules de haute énergie, pour lesquelles les détecteurs qu’il a conçus se sont substitués universellement à ceux qui les avaient précédés.

Les principaux travaux de Georges Charpak ont été les suivants :
- mesure de l’anomalie du moment magnétique du muon ;
- étude des couches nucléaires profondes à l’aide de pions positifs ;
- canalisation des particules de haute énergie dans les cristaux ;
- invention, puis développement de détecteurs divers utilisés dans les expériences de physique de particules : chambres à étincelles, chambres à dérive (chambres de Charpak), et chambres à fils proportionnelles ;
- invention de détecteurs de rayons X en cristallographie : chambres à dérive sphérique ;
- détecteurs gazeux à avalanches lumineuses.
Ces méthodes permettent dans certaines applications, de faire des radiographies avec des doses de radiations ionisantes bien inférieures à celles utilisées auparavant.

Impressionné par la dynamique des programmes américains d’enseignement des sciences expérimentales, Georges Charpak s’est intéressé à la formation des enseignants et aux outils mis à la disposition des élèves. Il écrivait vouloir « faire découvrir le doute scientifique aux enfants». Ainsi, en 1995, rejoint par Pierre Léna et Yves Quéré, il lance le programme La main à la pâte, destiné à rénover, en France et en Europe, l’enseignement des sciences à l’école primaire.

1968, retour sur une révolution : la détection de particules

Dans les années 60, la détection en physique des particules consiste essentiellement à examiner - à l’œil - des millions de photographies prises dans des chambres à bulles ou à étincelles. C’est un travail lent, qui nécessite beaucoup de personnel et qui pénalise l’étude des phénomènes rares.

La révolution du transistor favorise l’éclosion d’idées nouvelles. Alors qu’une caméra peut détecter une étincelle, un fil de détection relié à un amplificateur est capable de déceler un effet bien plus ténu.

En 1968, Georges Charpak développe la « chambre proportionnelle multifils », un boîtier rempli de gaz comportant un grand nombre de fils de détection parallèles, chacun connecté à un amplificateur. Relié à un ordinateur, le dispositif permet d’obtenir un taux de comptage mille fois supérieur par rapport aux techniques existantes. Cette invention révolutionne la détection des particules, la faisant passer de l’ère manuelle à l’ère électronique.

En 1992, Georges Charpak, qui travaille au CERN depuis 1959, reçoit le prix Nobel de physique pour ses travaux sur les détecteurs de particules, en particulier pour l’invention de la chambre proportionnelle multifils.

De nos jours, la quasi-totalité des expériences de physique des particules utilisent des détecteurs de traces issus du principe de la chambre proportionnelle multifils. Georges Charpak a également contribué à mettre cette technologie au service de nombreux autres domaines ayant recours aux rayonnements ionisants, comme la biologie, la radiologie ou la médecine nucléaire.

Sources :
In memoriam, site de l’Académie des sciences
1968, Georges Charpak révolutionne la détection, site de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, (CERN)
Sur la main à la pâte : extrait d’entretiens de Georges Charpak avec les éditions Nathan, les 25 et 26 novembre 1995, site de La main à la Pâte.