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La construction du grand électro-aimant de l’Académie des sciences

« Un gros électro-aimant est toujours plus utile qu’un petit »…
The building of the big electro-magnet of Académie des sciences: "a big electro-magnet is always more useful than a small one"…
Denis Guthleben
p. 82-93

Résumés

En 1956, le CNRS fait paraître un bel ouvrage réunissant les œuvres scientifiques du physicien Aimé Cotton1. L’initiative est soutenue sans réserve depuis le début des années 1950 par le directeur général de l’établissement, Gaston Dupouy. Elle constitue, à ses yeux, une occasion privilégiée de rendre hommage à celui qui a été son maître, son patron et, n’ayons pas peur des mots, l’idole vers laquelle il ne cesse de se tourner jusque dans les moindres occasions – Gaston Dupouy n’oublie ainsi jamais de rappeler à ses propres étudiants tout le parti qu’Aimé Cotton savait tirer « d’un capuchon de stylographe pour le réglage des miroirs de Fresnel »… Pour autant, les Œuvres scientifiques d’Aimé Cotton ne sont pas seulement l’offrande d’un élève arrivé au faîte de sa carrière à son maître. Elles traduisent l’estime de toute une communauté pour un chercheur de premier plan, un expérimentateur de génie et un homme de convictions, que la modestie a conduit à repousser cette marque de révérence jusqu’au moment où elle ne pouvait plus être exprimée qu’à titre posthume.

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Texte intégral

  • 2 Œuvres scientifiques d’Aimé Cotton, Paris, CNRS, 1956.

1En 1956, le CNRS fait paraître un bel ouvrage réunissant les œuvres scientifiques du physicien Aimé Cotton2. L’initiative est soutenue sans réserve depuis le début des années 1950 par le directeur général de l’établissement, Gaston Dupouy. Elle constitue, à ses yeux, une occasion privilégiée de rendre hommage à celui qui a été son maître, son patron et, n’ayons pas peur des mots, l’idole vers laquelle il ne cesse de se tourner jusque dans les moindres occasions – Gaston Dupouy n’oublie ainsi jamais de rappeler à ses propres étudiants tout le parti qu’Aimé Cotton savait tirer « d’un capuchon de stylographe pour le réglage des miroirs de Fresnel »… Pour autant, les Œuvres scientifiques d’Aimé Cotton ne sont pas seulement l’offrande d’un élève arrivé au faîte de sa carrière à son maître. Elles traduisent l’estime de toute une communauté pour un chercheur de premier plan, un expérimentateur de génie et un homme de convictions, que la modestie a conduit à repousser cette marque de révérence jusqu’au moment où elle ne pouvait plus être exprimée qu’à titre posthume.

2Aimé Cotton a en effet disparu cinq ans plus tôt, le 15 avril 1951, abandonnant sur le bureau de son domicile à Sèvres le projet inachevé d’une introduction à ses Œuvres. En même temps que le souvenir de ses amis et collègues les plus proches, Henri Mouton, Pierre Weiss, Jean Perrin et tant d’autres, il y évoque dès les premières lignes le projet qui l’a accompagné sa vie durant, « le grand électro-aimant de cent tonnes dont je demandais avec insistance la réalisation, avant même la première guerre mondiale », et qui n’a finalement été assemblé qu’à la toute fin des années 1920 à Meudon-Bellevue. Tout à la fois projet herculéen, signe avant-coureur d’une "Big Science" à la sauce hexagonale, ainsi qu’instrument scientifique de premier ordre et de première nécessité, le « grand électro-aimant de l’Académie des sciences » a effectivement été le compagnon d’Aimé Cotton tout au long de sa carrière. De contretemps en contrariétés, d’oppositions en complications toujours renaissantes, il a aussi été, jusqu’à la production de son premier champ magnétique en 1928, son entreprise la plus ardue. Et l’on peut aussi se risquer à dire que cette machine monumentale n’a pas seulement fait progresser la discipline magnéto-optique qui l’a vu naître : chemin faisant, elle a aussi contribué à façonner la recherche scientifique dans son ensemble.

La claustrophobie de l’expérimentateur

  • 3 Louis de Broglie, Notice sur la vie et l’œuvre d’Aimé Cotton, Paris, Académie des sciences, 1953, p (...)
  • 4 Alfred Kastler, avant-propos de l’ouvrage d’Eugénie Cotton, Aimé Cotton, Paris, Éditions Seghers, 1 (...)

3Si l’aventure du grand électro-aimant naît avec le XXe siècle, on pourrait en situer la genèse à une date plus éloignée. Son arbre généalogique compte, au-dessus de son créateur Aimé Cotton, quelques glorieux ancêtres dont on se plaît parfois à évoquer le rôle dans la paternité. Il s’agit par exemple, selon Louis de Broglie, de Michel Faraday, dont les recherches ont établi au milieu du siècle précédent le « lien incontestable entre les phénomènes lumineux et les phénomènes électriques »3 et ont ainsi ouvert de nouvelles pistes de recherches à l’interface de l’optique et de l’électromagnétisme. Ou, plus tôt encore aux yeux d’Alfred Kastler, d’Augustin Fresnel, dans un pays où « la science de l’optique a toujours été cultivée avec ferveur »4. Ces travaux pionniers, prolongés, élargis et appuyés sur le socle théorique qu’apportent successivement James Clerck Maxwell et Hendrik Antoon Lorentz, forment le terreau sur lequel une nouvelle génération de physiciens cultive à son tour, dans les dernières années du XIXe siècle, des recherches inédites en électro- et en magnéto-optique.

  • 5 Auquel il a consacré un petit ouvrage de synthèse – d’un accès néanmoins plus qu’épineux aux néophy (...)

4Aimé Cotton est de ceux-là. Reçu en août 1889 à l’École normale supérieure, qu’il ne rejoint que l’année suivante au terme de son service militaire, il passe avec succès l’agrégation de sciences physiques en 1893 puis entreprend la rédaction d’une thèse de doctorat au sein du laboratoire de physique de l’École. Il y côtoie des enseignants et des élèves dont les noms suffisent à rappeler le bouillonnement qui anime alors l’institution : Émile Borel, Elie Cartan, Pierre Curie, Paul Langevin, Jean Perrin, Émile Picard, Henri Poincaré… Dans cet environnement d’exception, le jeune physicien, habile expérimentateur, s’illustre avec plusieurs découvertes liées au dichroïsme circulaire des corps optiquement actif. Elles le conduisent à s’intéresser à la propagation de la lumière dans des corps inactifs soumis à un champ magnétique, au moment où Pieter Zeeman révèle, à Leyde, que ce champ modifie le processus d’émission de la lumière. Les travaux d’Aimé Cotton sur ce qui n’était pas encore « l’effet » mais « le phénomène de Zeeman »5 le classent, au soir du XIXe siècle, à l’âge de trente ans, comme un spécialiste reconnu de magnéto-optique. Il s’engage alors, avec son ami Henri Mouton, dans une étude de longue haleine des colloïdes, qui permet aux deux normaliens de mettre en évidence la biréfringence magnétique de ces substances, puis, en 1907, celle des liquides purs.

  • 6 Aimé Cotton, « Le grand électro-aimant de l’Académie des Sciences », Recherches et Inventions, n° 1 (...)

5L’électro-aimant est l’outil indispensable à chacune de ces études. Mais pas n’importe quel électro-aimant, puisque ceux qui s’avèrent nécessaires dans les laboratoires diffèrent de ceux mis au point par l’industrie pour les produits d’usage courant : « Dans ces derniers, indique Aimé Cotton, qu’il s’agisse d’attirer du fer (sonneries, appareils de levage, etc.) ou bien de produire des courants induits (dynamos, transformateurs), on réduit le plus possible l’entrefer compris entre les pôles ou même on le supprime tout à fait en fermant le circuit magnétique. Dans l’électro-aimant de laboratoire, c’est dans cet entrefer que l’on disposera les substances ou les appareils que l’on veut placer dans le champ magnétique »6. Un principe est donc établi, dont Aimé Cotton ne démordra plus ensuite : il ne suffit pas d’atteindre de grandes intensités, encore faut-il le faire dans un entrefer suffisamment vaste pour permettre d’y réaliser la plupart des expériences dans lesquelles l’utilisation d’un électro-aimant est requise. Et ces expériences, à ce moment-là, paraissent aussi nombreuses que prometteuses. Elles ont par exemple trait aux propriétés magnétiques des milieux cristallisés ou de la matière pondérale à diverses températures. Elles portent également sur l’orientation des molécules par le champ magnétique, depuis que la mise en évidence de la biréfringence magnétique a indiqué que ces molécules sont anisotropes. Elles relèvent surtout du vaste domaine englobant les actions magnétiques des particules chargées, qu’il s’agisse de dévier des rayons électrisés – Aimé Cotton rappelle ainsi régulièrement que les laboratoires de radioactivité, au premier rang desquels figure celui de Marie Curie, sont des utilisateurs incessants des électro-aimants –, de prolonger les travaux fondateurs de Michel Faraday sur la polarisation rotatoire ou de compléter les études du « phénomène » de Zeeman. Ce dernier champ de recherches, qu’Aimé Cotton maîtrise mieux que nul autre en France, lui fournit la justification du projet qu’il est en train de concevoir. À ses yeux, seule la construction d’un grand électro-aimant, dont les dimensions en imposeraient à tous les instruments alors en activité, permettrait d’en poursuivre l’exploration. Les appareils existants, y compris l’électro-aimant Weiss de l’École normale supérieure, posent en effet toujours une limite aux expériences qui sont menées sur le « phénomène » : non pas la faiblesse du champ, mais l’insuffisance de volume entre les entrefers. Pour preuve, tous les chercheurs qui s’y essaient préfèrent retirer des pièces polaires pour gagner de la place, quitte à réduire l’intensité du champ…

  • 7 Citons, à titre d’exemple, la manière dont Jean Perrin est parvenu à convaincre le ministre des Fin (...)

6L’argument d’Aimé Cotton relève de l’évidence même : en multipliant par deux les dimensions linéaires d’un électro-aimant, on obtient un volume utile pour les expériences huit fois plus grand ; en les multipliant par quatre, le volume serait 64 fois plus étendu… l’Eldorado du jeune physicien réside toutefois dans un facteur cinq, avec 125 fois plus d’espace pour se livrer à ses manipulations. Cette terre promise ne fait toutefois pas l’unanimité. Plusieurs savants mettent en doute ce besoin. Jean Becquerel, dont les travaux sur les propriétés des cristaux n’exigent pas de tels volumes, estime que l’intensité du champ est la seule variable à prendre en compte. Jean Perrin n’est pas atteint, lui non plus, par la claustrophobie électromagnétique dont souffre son ami Cotton : persuadé, selon une idée en vogue, que des champs très intenses pourraient modifier les atomes, il ne milite que pour leur accroissement. Emporté dans l’une des déclarations enflammées dont il a le secret, et qui lui assureront de beaux succès lorsqu’il se préoccupera dans les années 1930 de l’organisation de la recherche scientifique française7, il s’emballe devant la Société de physique le 19 avril 1907 en exigeant un instrument de cent mille gauss, en attendant de construire celui qui en produirait un million, « dût-on alors, pour cela, dépenser le prix d’un cuirassé ! »

7Ce cuirassé, qui fait son petit effet devant une communauté savante à qui il arrive parfois, elle aussi, de se montrer sensible aux démonstrations exaltées, s’installe comme une pierre dans le jardin d’Aimé Cotton. Voilà que ses confrères s’extasient, tel le public survolté d’un stade, devant des promesses de performances aussi sensationnelles qu’inconsidérées, alors qu’il leur faudrait songer en priorité aux dimensions du terrain sur lequel ces records vont être établis ! À quoi serviraient en effet, dans le domaine qui est le sien, ces centaines de milliers de gauss, si le volume laissé aux expériences n’est pas en mesure d’accueillir une flamme ou un tube de gaz raréfié ? À la passion qui anime déjà le débat, alors que nul ne sait encore quel type d’appareil privilégier ni comment le financer, Aimé Cotton va opposer un arsenal qui correspond mieux à son tempérament : celui de la raison, de la démonstration discrète mais déterminée, de l’endurance à convaincre les adversaires les plus résolus… surtout quand il s’agit d’amis chers comme l’est Jean Perrin.

Un tien vaut mieux…

8La première tâche que se fixe Aimé Cotton est de porter le fer à l’École normale supérieure où il enseigne depuis l’année 1900 et à la faculté des sciences de Paris. À Jean Perrin, qui a jeté son dévolu sur la construction d’une bobine sans fer, moins onéreuse – son cuirassé a déjà sombré dans l’océan des réalités budgétaires ! – et dont le maniement lui semble plus commode – le champ d’une bobine sans fer, proportionnel au courant, peut être rectifié sans modifier les dimensions de l’appareil –, il oppose deux arguments de poids : d’une part, la résistance que présente cet instrument implique une dépense d’énergie considérable ; d’autre part, cette énergie se transforme entièrement en chaleur, qu’il importe de réduire par un apport abondant d’eau sous pression. Bref, l’économie apportée par la construction d’une telle bobine est plus que contrebalancée par le coût des expériences qui y seront conduites. Charles Fabry, qui s’est rangé sous la bannière d’Aimé Cotton, lui soumet une évaluation éloquente : chaque manipulation d’une bobine sans fer occasionne une dépense énergétique quarante fois supérieure à celle d’un électro-aimant. Sans compter, une fois encore – car Aimé Cotton a de la suite dans les idées –, que le volume dans lequel ces expériences peuvent être pratiquées reste trop modeste… Au final, Jean Perrin se laisse gagner à la cause, amenant avec lui le renfort de nouveaux collègues qu’il parvient à son tour à convaincre.

  • 8 Eugénie Cotton, op. cit., p. 41.

9Malgré tout, le projet continue d’avancer avec la lenteur d’un après-midi d’automne à la campagne, contraignant Aimé Cotton à des visites de plus en plus fréquentes à l’École polytechnique de Zurich. Son ami Pierre Weiss, qui y enseigne la physique expérimentale, y met en effet à sa disposition un électro-aimant permettant d’observer des biréfringences dix fois plus grandes qu’à l’École normale supérieure. Pour astreignants qu’ils soient, ces pèlerinages helvètes, dont Eugénie Cotton a rappelé a posteriori la fréquence8, sont autant d’occasions pour Aimé Cotton de parfaire son projet avec l’homme idoine qu’est Pierre Weiss. Ce dernier apporte aussi tout le poids de ses connaissances, de son savoir-faire et de ses relations – l’Institut qu’il dirige à Zurich accueille la fine fleur savante. Le grand électro-aimant pour lequel milite Aimé Cotton devient ainsi peu à peu le sujet à la mode dans les cercles physiciens de la Belle Époque. Certes, la nécessité de le construire ne recueille pas un assentiment unanime. Mais tout le monde en parle, et c’est bien là l’essentiel puisqu’en 1912 le Conseil de la faculté des sciences de Paris décide de mettre en réserve une somme de 50 000 francs pour accélérer les études et, éventuellement, engager la fabrication de l’engin.

  • 9 Travaux de la commission chargée d’examiner dans quelles conditions pourrait être construit un élec (...)

10L’argent a toutefois le temps de faire quelques petits : une dizaine d’années ont été nécessaires pour intéresser la faculté au projet, il en faut deux de plus pour commencer à réfléchir à sa réalisation. Et cette réflexion échoit, en 1914, à l’Académie des sciences, à l’initiative de son président Paul Appell qui réunit à cet effet une commission « chargée d’examiner dans quelles conditions pourrait être construit un électro-aimant d’une puissance exceptionnelle »9. Elle réunit quinze membres : outre son président, une fonction à laquelle Paul Appell s’est auto-désigné, elle compte sept physiciens – Émile Amagat, Edmond Bouty, Édouard Branly, Arnaud de Gramont, Gabriel Lippmann, Jules Violle et Paul Villard –, deux mathématiciens – Gaston Darboux et Émile Picard –, deux astronomes – Henri Deslandres et Maurice Hamy –, un ingénieur – Jules Carpentier, membre libre qui doit notamment sa célébrité au concours qu’il a apporté à la création du cinématographe des frères Lumière – et un géographe – le prince Roland Bonaparte, enthousiasmé très tôt par le projet examiné par l’Académie, et dont les relations et la fortune seront, espère-t-on alors, d’une aide précieuse pour son aboutissement lorsque la commission aura rendu ses conclusions.

11La commission se réunit à cinq reprises, du 23 février au 30 mars 1914, afin d’entendre les différents rapports qui lui sont présentés par Aimé Cotton, Jean Becquerel, Pierre Weiss, Alfred Perot et Charles Fabry. La partie n’est pas jouée pour Aimé Cotton : le grand électro-aimant qu’il défend, conçu avec Pierre Weiss avec le concours d’Auguste Piccard, un jeune physicien de l’Institut fédéral de technologie de Zurich, est confronté à un projet concurrent qui a les faveurs de plusieurs membres de la commission. L’appareil a été mis au point à l’Observatoire de Meudon par Henri Deslandres, son directeur, qui siège lui-même au sein de la commission et dont les travaux viennent d’être récompensés par la médaille d’or de la prestigieuse Royal Astronomical Society, et par Alfred Perot, titulaire de la chaire de physique de l’École polytechnique, un proche de Charles Fabry avec qui il a mis au point l’interféromètre Fabry-Perot. Mais peu d’éléments sont connus de cet appareil rival : Henri Deslandres et Alfred Perot viennent tout juste d’y mettre la dernière main. C’est la raison pour laquelle Aimé Cotton, à qui incombe de présenter le premier rapport le 23 février 1914, se contente de parcourir des chemins balisés en bâtissant un exposé neutre – et sans doute un peu tiède au regard de l’historien qui a l’avantage sur lui de connaître la suite… – en trois points : quelles sont les recherches exigeant l’emploi d’un électro-aimant, pourquoi l’option d’une bobine sans fer doit-elle être écartée et comment réaliser l’instrument nécessaire.

  • 10 Ibid., « Rapport de M. A. Cotton », 23 février 1914, p. 10 et 11 pour cette citation et les suivant (...)

12En évoquant la bobine sans fer, Aimé Cotton n’exhibe pas un serpent de mer. Il ne s’agit pas, en effet, de reprendre verbatim le débat amical qui l’a opposé à Jean Perrin sept ans plus tôt, mais de tenir compte des avancées les plus récentes de la science. Aimé Cotton a en effet suivi de près les travaux que Heike Kamerlingh Onnes vient de mener à Leyde. « La question changerait complètement si l’on pouvait utiliser ses "supra-conducteurs" », annonce-t-il devant la commission : « admettons que la résistance de certains conducteurs demeure pratiquement nulle à quelques degrés absolus. Un champ énorme pourra être maintenu en faisant passer dans un fil fin des courants très intenses. Ce résultat sera obtenu sans dépense d’énergie et il n’y aura plus de chaleur dégagée »10. « Si l’on pouvait »… toute la nuance est dans le conditionnel car, précisément, cela n’est pas possible dans l’immédiat et sera sans doute difficile dans l’avenir. Aimé Cotton s’en est lui-même assuré auprès du prix Nobel de physique 1913 : « M. K. Onnes a bien voulu m’écrire que le projet que je défends ici lui était sympathique et qu’il n’empiète pas sur le sien ». Bref, « c’est à Leyde que l’on peut espérer réussir tout d’abord dans cette voie, tant en raison de l’expérience qu’on y a déjà acquise que de la perfection de l’installation matérielle » – sous-entendu : une perfection qui ne se retrouve hélas pas partout… –, tandis que « je demande que ce soit en France qu’on réalise l’installation permettant d’obtenir des champs moins intenses sans doute, mais plus étendus, et convenant déjà parfaitement à la plupart des recherches qui préoccupent actuellement les physiciens ». Un tien vaut mieux que deux tu l’auras, avait déjà remarqué La Fontaine, l’un est sûr, l’autre ne l’est pas…

Des gauss, encore des gauss, toujours des gauss !

  • 11 Ibid., « Rapport de M. Jean Becquerel », 9 mars 1914, p. 15.
  • 12 Ibid., p. 14-15.

13Mais si le bon sens du pêcheur semble partagé par les participants au débat de l’Académie, il n’en va pas de même des propositions d’Aimé Cotton : le 9 mars 1914, Jean Becquerel reconnaît lui aussi le « rendement désastreux des bobines sans fer » qu’il faudra « rejeter tant qu’on ne pourra pas utiliser les "supra-conducteurs" »11, mais il s’oppose au financement de l’appareil que préconise son confrère. Ce n’est plus La Fontaine qui s’exprime cette fois-ci, mais Danton, car pour Jean Becquerel une seule chose compte : des gauss, encore des gauss, toujours des gauss ! « Chaque fois qu’un perfectionnement des appareils a permis de gagner quelques milliers de gauss, on a immédiatement trouvé des faits nouveaux en magnéto-optique », martèle-t-il, il est donc « indispensable de réaliser des champs énormément plus intenses que ceux dont nous disposons aujourd’hui ». Le volume utilisable, à ses yeux, n’est que secondaire étant donnés les domaines sur lesquels porteront les principales investigations : reprenant l’argument dans le vent, déjà utilisé par Jean Perrin, Jean Becquerel soutient que les champs très intenses « seront peut-être capables de forcer les portes qui ferment le monde atomique, de briser les liens qui, jusqu’à présent, nous ont empêchés de provoquer les transformations des éléments, ou de modifier l’évolution radioactive »12.

  • 13 Ibid., p. 16.

14Or, selon Jean Becquerel, la machine Deslandres-Perot permettrait justement d’atteindre ces champs très intenses. Conçue sur le principe d’une bobine sans fer, mais sans en être une en réalité, ses bobines sont placées directement sur l’entrefer. En outre, elle est entièrement entourée d’une masse de fer évitant les fuites magnétiques. Ainsi, « les gauss produits par le courant qui parcourt les enroulements » s’ajoutent « aux gauss obtenus par la saturation du fer », tandis que « par la comparaison des ampères-tours dans un petit volume, il devient possible de produire dans l’entrefer des champs dépassant très largement 100 000 gauss »13. Au regard de telles promesses, la question du volume utilisable paraît décidément mineure à Jean Becquerel – « il est évident qu’on n’atteindra pas la largeur de 1 m », concède-t-il, mais à quoi bon s’il s’agit d’explorer le monde atomique ? Enfin, son dernier argument est de poids, aux sens propre et figuré tout à la fois : le petit appareil Deslandres-Perot pèse 4 tonnes, tandis qu’Aimé Cotton porte en étendard les 100 tonnes de son engin… il n’est pas nécessaire d’être un abîme de science pour saisir que les coûts de construction, que Jean Becquerel estime respectivement à 20 000 et 200 000 francs, sont sans commune mesure ! Ses conclusions ? Elles restent dans un registre "dantonesque" : premièrement, il faut construire un appareil Deslandres-Perot. Deuxièmement, il faut construire plusieurs appareils Deslandres-Perot. Et troisièmement, il faut financer les perfectionnements à venir des appareils Deslandres-Perot.

  • 14 Ibid., « Rapport de M. P. Weiss », 16 mars 1914, p. 21.
  • 15 Ibid., « Rapport de M. A. Perot », 23 mars 1914, p. 48.

15La deuxième phase du débat semble reproduire cette première escarmouche. À Pierre Weiss, qui insiste le 16 mars sur les caractéristiques techniques du projet qu’il défend avec Aimé Cotton et sur les principes qui ont présidé à son élaboration – « des champs magnétiques intenses », « suffisamment étendus », « maintenus rigoureusement constants », à une température qui doit elle aussi être « maintenue constante avec une haute précision »14 –, Alfred Perot assène le 23 mars des arguments massues, n’hésitant pas à mettre en doute les mérites de l’engin de son confrère pour mieux illustrer les qualités de son propre appareil – plus puissant, plus commode à manipuler, moins cher. La seule nuance qu’il apporte à son projet concerne son degré d’avancement. L’électro-aimant Deslandres-Perot demeure en effet à l’état de prototype. Son perfectionnement nécessiterait un peu de temps, quelques mois tout au plus. Mais, compte tenu des améliorations qu’il pourrait apporter, la commission a tout à gagner à ne pas conclure trop vite : « Il nous semblerait prudent de construire et d’éprouver un appareil du nouveau type, de le perfectionner une fois construit et seulement alors, sur le vu des résultats d’essais, de prendre une décision définitive »15.

  • 16 Ibid., « Rapport de M. Ch. Fabry », 30 mars 1914, p. 53.
  • 17 Ibid., « Complément au rapport de M. A. Cotton », 30 mars 1914, p. 56.

16Craignant de voir la commission pencher en faveur d’un instrument dont il pressent les trop nombreuses lacunes, en matière de volume exploitable pour les expériences autant que de rendement supposé, Aimé Cotton sort de sa réserve. Sans doute sa discrétion et sa retenue y prennent-elles quelques coups, mais l’enjeu est trop important pour laisser ainsi les discussions lui échapper. Le 30 mars, à la suite de Charles Fabry qui vient de se prononcer en sa faveur car il utilise « des moyens connus et éprouvés » au terme « d’une très longue série de recherche »16, le savant d’habitude si discret sort la grosse artillerie : « Il n’a pu échapper à personne que le modèle de MM. Deslandres et Perot n’est pas au point, puisque dans ces dernières semaines les auteurs ont successivement renoncé à l’emploi du froid, à l’utilisation du pétrole comme isolant, qu’ils ne parlent plus eux-mêmes de dépasser largement 100 000 gauss, enfin qu’ils demandent un délai pour faire de nouveaux essais. Bien que je fasse, depuis plusieurs années déjà, des efforts et des démarches pour obtenir la réalisation d’une puissante installation magnétique, je serais le premier à proposer moi-même d’attendre, si j’avais l’impression que la solution nouvelle présentât quelque supériorité sur la nôtre »17.

  • 18 Ibid., p. 60.

17Balayés, les arguments de Jean Becquerel et d’Alfred Perot sur le rôle secondaire de l’espace réservé aux expériences : « Ils n’ont pas remarqué que, dans des expériences déjà publiées, nous avons employé, à Zurich, des tubes de plus de 30 cm de long et de 8 cm seulement de diamètre extérieur. Ils n’ont pas pris garde, d’autre part, que la précision des mesures dépend de la section intérieure des tubes. L’avantage d’un très gros électro-aimant pour des recherches de biréfringence magnétique saute aux yeux, si l’on remarque qu’en passant d’un électro-aimant pourvu de noyaux de 7 cm à un électro-aimant de noyaux de 17,5 cm, les biréfringences que nous avions déjà pu observer sont devenues dix fois plus grandes et nous avons pu en observer d’autres qui nous auraient complètement échappé. En passant du diamètre de 17,5 cm au diamètre de 100 cm, on peut dès maintenant prévoir qu’on multipliera à nouveau, au moins par 20, les biréfringences mesurées. Il serait difficile d’avoir un avantage comparable dans un appareil Deslandres et Perot, plus petit, même s’il est construit spécialement dans ce but. Mais ce qui est plus grave, c’est que l’appareil ainsi constitué ne pourrait servir, en aucune façon, aux recherches sur la symétrie que nous avons commencées MM. Mouton, Drapier et moi »18.

  • 19 Ibid., p. 61.
  • 20 Ibid., p. 61-62.

18Écrasée, la proposition de construire plusieurs engins Deslandres-Perot pour le même prix qu’un électro-aimant Cotton Weiss : « Je tiens à indiquer d’abord que l’expérience a montré que plusieurs travailleurs peuvent utiliser un même électro-aimant pour des études de natures différentes, non pas, bien entendu, au même instant, mais pendant la même période de temps. Il suffit, comme nous l’avons fait très souvent au laboratoire de l’École Normale, de disposer les instruments de façon qu’ils puissent reprendre leur place exacte dès que l’électro-aimant devient libre. C’est grâce à ce procédé (qu’on pourrait perfectionner par l’emploi de tables roulantes) que, pendant ces dernières années, l’instrument a pu servir aux recherches de MM. Dufour, Croze, Ribaud sur le phénomène de Zeeman ; de M. Mauguin sur les critaux liquides, de M. le professeur Wood de Baltimore sur la fluorescence et sur la polarisation rotatoire magnétique ; enfin, de MM. Mouton, Drapier et moi, sur la biréfringence magnétique »19. Et puis « je ne comprends pas non plus pourquoi M. Perot reproche à notre entrefer de n’être pas accessible ; on peut, sans aucune peine, avec le moteur électrique, déplacer l’une ou l’autre des pièces polaires, la faire rentrer dans les bobines ; l’opérateur peut passer entre les pôles, s’asseoir même s’il le veut en face de l’un d’eux ! »20

  • 21 Ibid., p. 62.
  • 22 Aimé Cotton, « Pourquoi faut-il construire un très gros Electro-Aimant », La Revue scientifique, n° (...)

19Les boulets rouges succèdent aux boulets rouges. Pour la première fois, Aimé Cotton revêt les gants d’un champion de boxe qui, un moment mis en difficulté par son outsider, le matraque dans les cordes sans plus lui laisser la moindre chance. « Je présente donc notre projet avec la confiance que nous a donné une étude attentive et prolongée des conditions que doit remplir une grande installation de magnétisme et de magnéto-optique. Je demande à la Commission de l’Académie des sciences de vouloir bien lui donner son appui, sans attendre davantage, en considération de l’urgence qu’il y a à poursuivre les importants travaux que j’ai signalés et dans lesquels tant de chercheurs sont actuellement arrêtés »21. Faisant feu de tout bois, Aimé Cotton complète son intervention finale devant la commission par un long article qui paraît le 25 avril 1914 dans La Revue scientifique, où il fait la synthèse de ses principaux arguments et défend son idée maîtresse par une formule aussi simple qu’efficace : « un gros électro-aimant est toujours beaucoup plus utile qu’un petit »22.

  • 23 Ibid., « Proposition de M. Deslandres présentée à la Commission de l’Aimant dans sa séance du 4 mai (...)

20Son exposé, autant que son souci de sensibiliser le public au débat, font forte impression sur les membres de la commission qui se retrouvent le 4 mai 1914 pour statuer en leur âme et conscience sur le sort des projets concurrents. Henri Deslandres tente bien, ce jour-là, un dernier coup de force : il informe la commission qu’Aimé Cotton a reçu, en 1912, « de la Sorbonne une subvention de 50 000 francs », et demande, par souci de la plus élémentaire justice, qu’une somme identique lui soit attribuée. Il s’agit, à n’en pas douter, d’un coup bas asséné au moment où les dés sont jetés. Mais un coup bas qui ne porte pas, et pour cause : Henri Deslandres semble ignorer que le doyen de la faculté des sciences de Paris en 1912 n’était autre que… Paul Appell. La réponse du président de l’Académie et de la "Commission de l’Aimant" ne se fait pas attendre, rappelant « que l’université de Paris n’a donné aucune subvention de 50 000 francs, ni à M. Cotton, ni à M. Weiss. Le Conseil de la Faculté des sciences et le Conseil de l’université ont décidé de mettre en réserve une somme de 50 000 francs sur la fondation Commercy pour l’affecter, s’il y a lieu, à la construction et à l’installation d’un grand électro-aimant »23.

21La commission rend ses conclusions dans la foulée de cette dernière passe d’armes. Elle se prononce en faveur de la création d’un « important laboratoire de recherches magnétiques […] au voisinage d’un centre de production d’énergie électrique », placé « sous le haut patronage de l’Académie des sciences et administré par l’université de Paris » et surtout doté « d’un électro-aimant de 100 t, construit d’après les types connus qui ont fait leurs preuves ». Gloria victis : Henri Deslandres et Alfred Perot ne sont pas tout à fait oubliés, puisque « la commission émet le vœu qu’une subvention de 50 000 francs [leur] soit accordée pour la poursuite de leurs travaux ». Mais un vœu, cela ne coûte pas bien cher et n’engage à rien… En revanche, vae victor : Aimé Cotton a songé à tout en élaborant son projet, sauf aux caprices de Mars. Le mois suivant, alors que le prince Bonaparte a tout juste commencé son entreprise de lobbying et récolté les premiers francs qui viendront financer le projet, l’archiduc François-Ferdinand tombe sous les balles de Gavrilo Princip à Sarajevo, enclenchant un processus infernal qui aboutit à la première déflagration mondiale. Et le grand électro-aimant sera la première victime de la grande boucherie qui débute…

Dix ans de patience et quatre ans de labeur

22On dit souvent que la guerre est un puissant aiguillon pour la recherche scientifique. L’Histoire fournit des exemples en abondance pour illustrer ce constat. Mais pas cette fois-ci : il n’est plus question de l’électro-aimant jusqu’en novembre 1918. À l’instar de nombre de ses confrères, Aimé Cotton est happé par le conflit dès son déclenchement. Il a la chance, cependant, de ne pas être envoyé sur le front, où la France sacrifie alors des bataillons entiers de ses meilleurs chercheurs. C’est devant la paillasse qu’il se retrouve, à la demande de la Direction des inventions de Jules-Louis Breton, travaillant avec Pierre Weiss à la mise au point d’un système de repérage acoustique des canons ennemis. Il n’y ménage pas ses efforts, tout comme Pierre Weiss qui, natif de Mulhouse en 1865, se montre très sensible à tout ce qui pourrait permettre à la France de franchir à nouveau la ligne bleue des Vosges… Mais cela est une autre histoire ! L’armistice n’est guère plus favorable à la construction de l’instrument : malgré les réparations colossales exigées à l’Allemagne, la France est à terre, saignée en hommes et en moyens. Il faut attendre 1922 pour qu’une petite lueur d’espoir brille à nouveau. La société de « La Bienvenue Française », qui vient d’être reconnue d’utilité publique autour de sa mission de « favoriser les échanges intellectuels et moraux entre nations », est saisie par les regrets qu’expriment de nombreux scientifiques étrangers face à la misère des laboratoires français. Or cette société regroupe un certain nombre de personnalités dont le moins que l’on puisse dire est qu’elles comptent à l’époque : la duchesse d’Uzès dirige son comité de réception, le baron Édouard de Rothschild occupe la fonction de trésorier, tandis que la présidence de l’association est assumée par Ferdinand Foch, maréchal de France et vainqueur de l’Allemagne.

23En novembre 1922, une réunion est organisée sous sa houlette à l’Institut, dont le maréchal Foch est un membre distingué – entré en grande pompe à l’Académie des sciences le jour même de l’armistice, il a été élu à l’Académie française dix jours plus tard. Les participants s’accordent sur l’idée d’une journée de souscription nationale, rattachée à la commémoration du centenaire de la naissance de Louis Pasteur – le 27 décembre 1922, en principe, mais elle est repoussée à 1924 pour bien s’assurer de son organisation. Les fonds récoltés seront quant à eux mis à la disposition de l’Académie des sciences. Certes, le gouvernement français a décidé de mettre un terme à toutes ces « journées » qui ont fleuri depuis novembre 1918 et mettent la générosité publique à rude épreuve… mais allez tenir tête à un héros de la Grande Guerre, épaulé par une duchesse dont la détermination est légendaire depuis l’affaire Boulanger, et par le premier banquier du pays, de surcroît régent de la Banque de France ! Une exception est donc faite, pour cette fois-ci, qui permet aux organisateurs de lever des fonds importants, et à Aimé Cotton, tout juste élu la section de physique générale de l’Académie des sciences en 1923, de sortir son projet des cartons.

  • 24 Hans Boas, Theodor Pederzani, « Über einen neuen Elektromagneten », Zeitschrift für Physik, vol. 19 (...)

24Le succès de la « journée Pasteur » permet de débloquer un million de francs pour la construction du grand électro-aimant. On est loin des 200 000 francs estimés en 1914 lors des travaux de la « Commission de l’aimant ». La différence est surtout monétaire : le franc, en dix ans, a perdu plus des trois quarts de sa valeur. En outre, le prix de certaines matières premières a explosé. La guerre est passée par là aussi. Sans compter que, au cours de cette décennie, de nouveaux travaux ont été menés, dont il faut tenir compte avec des études qui ne sont pas gratuites. De retour à Zurich après le conflit, Pierre Weiss a ainsi découvert qu’un alliage de fer avec 34 % de cobalt pour les pièces polaires permet à l’instrument de gagner en perméabilité. De même, la culasse n’a à l’évidence pas l’importance qu’on lui prêtait : en la réduisant des deux tiers – soit de près de 35 tonnes, autant d’économisé dans le coût de construction –, la diminution du champ est à peine perceptible. Pourtant, le principe d’une culasse en acier doux moulé de 50 tonnes est tout de même conservé, moins à cause de son utilité pour l’instrument lui-même qu’en raison de la très grande intensité qui règnerait à son voisinage si on la retirait. Enfin, deux chercheurs allemands, Hans Boas et Theodor Pederzani, ont proposé d’employer des noyaux tronconiques pour accroître les performances des électro-aimants. C’est Pierre Weiss qui a repéré et traduit pour Aimé Cotton leur article, publié à Berlin en 192324. Vérification faite, il apparaît toutefois que les scientifiques d’outre-Rhin ont commis une erreur dans la mesure absolue de leur champ étalon. Et puis Aimé Cotton doit parfois reprendre son bâton de pèlerin : à ses collègues qui mentionnent les champs exceptionnellement intenses que Piotr Kapitza parvient à atteindre sous la direction d’Ernest Rutherford au laboratoire Cavendish de Cambridge, il rappelle, bis repetita, que ces résultats sont obtenus dans un volume petit, si petit…

  • 25 Sur Jules-Louis Breton, l’histoire de l’Office des inventions et l’installation du grand électro-ai (...)

25Une nouvelle commission, réunie en 1924 sous la présidence du secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences Émile Picard, et qui compte parmi ses membres Paul Appell, Jules-Louis Breton, Louis de Broglie, Georges Claude, le général Ferrié ainsi que Jean Perrin, examine une à une les conclusions d’Aimé Cotton et de Pierre Weiss, avant de leur donner carte blanche pour la réalisation de leur appareil. Il reste néanmoins une question en suspens, et pas des moindres : un électro-aimant de 100 tonnes n’est pas un bec bunsen ou une éprouvette, il faut prévoir autre chose qu’un grenier rue d’Ulm ou qu’une cave rue des Écoles – Aimé Cotton a été élu à la chaire de physique générale de la Sorbonne en 1922 – pour son installation. La solution est proposée par Jules-Louis Breton, directeur de l’Office national des recherches scientifiques, industrielles et des inventions (ONRSI) : le site qu’il occupe sur les hauteurs de Meudon-Bellevue est tout disposé à accueillir le grand électro-aimant, qui y serait d’autant mieux logé que l’ONRSI dispose de l’une des installations électriques publiques les plus performantes de l’entre-deux-guerres. Quelques travaux de terrassement et d’aménagement seront certes nécessaires, mais il n’y a là rien de bien effrayant pour les personnels d’un Office qui déploie à ce moment-là une activité débordante25. Jules-Louis Breton pousse même la générosité jusqu’à proposer de construire, dans les ateliers de son établissement, une maquette au quart de l’électro-aimant – soit 64 fois moins lourde – qui s’avèrera très précieuse lorsque viendra l’heure de l’installation du véritable appareil.

26Car l’aventure ne fait que commencer : voilà plus de vingt ans qu’Aimé Cotton rêve de son électro-aimant, mais son premier boulon n’a même pas encore été enfilé dans son premier écrou ! Quatre années sont nécessaires à la construction de l’appareil. Quatre années d’un labeur éprouvant. Quatre années qui voient se succéder les bonnes et les très mauvaises surprises. Quatre années que les archives conservées au laboratoire Aimé Cotton, aujourd’hui à Orsay, permettent de revivre presque au jour le jour. Pour les esprits simples qui imaginent que le travail d’un patron de laboratoire consiste à somnoler dans son fauteuil en attendant de signer les publications de ses collaborateurs, la consultation de ces archives apporte une amère déception : pas un jour ne s’est écoulé sans qu’Aimé Cotton ait dû s’occuper tout à la fois du four et du moulin. À la casquette du savant s’ajoutent celles du comptable, du chef de chantier, de l’expert en relations industrielles… Sa correspondance, abondante, permet d’en juger : un jour, il faut écrire à la Société du radium belge – l’Union minière du Haut-Katanga – pour obtenir 100 kilos de cobalt électrolytique ; le lendemain, à la Société du cuivre et des métaux rares pour commander une tonne de cuivre, sans oublier de relancer les Tréfileries du Havre pour s’enquérir de leur capacité à usiner le métal dès qu’il sera livré ; les architectes mobilisés à l’Office des inventions envoient-ils un rapport confiant sur la possibilité de maintenir un appareil de 100 tonnes sans qu’il dégringole tout droit dans la Seine en contrebas ? Il faut leur répondre dans l’urgence que l’électro-aimant pèsera au final plus de 120 tonnes et qu’il reposera sur quatre colonnes de béton qui porteront cette charge à 130 tonnes ; pourquoi un tel dispositif ? Parce qu’une pièce doit être aménagée sous l’engin, munie d’un puits de 9 mètres pour l’installation d’un grand spectrographe vertical indispensable aux expériences, puits que la Société de matériaux et produits hydrofuges protégera de l’humidité en revêtant ses parois de « callendrite » et puis il faut songer à établir un confort minimal, avec un petit coup de peinture sur les murs, confié à l’entreprise Le Ripolin, et de vernis, pour la société Valentine… la liste est sans fin, comme l’activité d’Aimé Cotton qui va jusqu’à commander lui-même le poste téléphonique – pour une valeur de 64,70 francs, l’équivalent de 38 de nos euros – ou solliciter la quincaillerie du coin pour un jeu de huit vis, et d’autant d’écrous et de rondelles !

  • 26 Lettre du 27 avril 1927 d’Aimé Cotton au responsable des services techniques de la Société Chatillo (...)

27Il faut aussi savoir être un peu mendiant à ses heures. Ainsi, le 27 avril 1927 auprès du responsable des services techniques de la Société Chatillon-Commentry et Neuves-Maisons, pour obtenir un lot de transformateurs : « Je viens vous prier d’être assez bon, implore Aimé Cotton, pour intervenir personnellement pour que votre Société réponde aussi favorablement que possible, en tenant compte de ce qu’il s’agit de construire un instrument qui sera très utile pour les recherches scientifiques. Plusieurs fournisseurs de matières premières ont bien voulu déjà pour ce motif faire des remises importantes. Peut-être consentirez-vous à être du nombre. Dans ce cas, ce serait l’Académie des sciences elle-même qui ferait la commande qui serait réglée par mes soins »26… devenir fournisseur officiel du grand électro-aimant en échange d’un rabais ? Certaines entreprises n’hésiteront pas à saisir l’occasion, faisant de cet instrument désormais célèbre leur argument publicitaire. Or, si de tels arrangements interviennent de plus en plus à partir de 1927, c’est que l’argent vient une fois encore à manquer, tant en raison des dépenses imprévues que de ce franc qui n’arrête pas de culbuter – il a encore perdu un tiers de sa valeur depuis 1924. Le problème se pose avec acuité au moment de la commande des appareils de laboratoire qui viennent compléter l’installation de l’électro-aimant. Il est en partie résolu par l’université de Paris, qui accepte d’en financer certains… et ferme complaisamment les yeux lorsqu’Aimé Cotton en emprunte d’autres au laboratoire des recherches physiques de la Faculté des sciences. Difficile de reprocher quoi que ce soit à un savant qui, récipiendaire du prix Albert 1er de Monaco en 1928, l’abandonne immédiatement et en totalité au financement de son projet !

Le grand électro-aimant, entre magnétisme et politique scientifique

  • 27 Aimé Cotton, « Le grand électro-aimant de l’Académie des Sciences », note présentée à la séance du (...)

28Le 9 juillet 1928, Aimé Cotton peut enfin annoncer le succès de l’opération à l’Académie des sciences. Après avoir longuement exposé toutes les caractéristiques de l’instrument, qui a été assemblé dans les usines de la Société Thomson-Houston à Saint-Ouen pour effectuer les ultimes essais avant son installation définitive à Meudon-Bellevue, il conclut : « On voit que l’ensemble de cette installation, par les dimensions de l’instrument principal, par la puissance qu’il mettra en jeu, par les diverses facilités qu’apporte le choix de son emplacement, dépasse largement ce dont on disposait jusqu’à présent. Les travailleurs qui pourront bientôt en profiter – une fois les mesures de champs faites et quelques aménagements nécessaires achevés – n’oublieront pas que si cette réalisation a pu être faite, c’est grâce à la Journée Pasteur. Leur souvenir reconnaissant ira à tous ceux qui ont participé à l’organisation de cette Journée, en même temps qu’à ces milliers de donateurs qui ont fait ce jour-là, dans tout le pays, en souvenir du grand savant qui pour tant de Français personnifie la Science même, un geste généreux pour nos laboratoires »27. Modeste jusqu’à l’heure du succès, Aimé Cotton passe sous silence toutes ses années – un quart de siècle ! – de travail acharné, d’efforts sans cesse renouvelés, de sacrifices. Pour quels résultats ? On pourrait simplement citer les chiffres, révélateurs, que le physicien annonce en 1936, lors de la commémoration à Lyon du centenaire du décès d’André-Marie Ampère : plus de 120 publications proviennent du laboratoire de l’électro-aimant, parmi lesquelles figurent, entre tant d’autres, celles annonçant la découverte de la structure fine des rayons α par Salomon Rosenblum et les premiers travaux de Louis Leprince-Ringuet sur les rayons cosmiques de très grande énergie.

29Mais pour rendre compte de toutes les avancées permises par le nouvel instrument au cours des sept premières années seulement de son utilisation, il faudrait doubler les dimensions d’un article déjà bien long… Alors que l’essentiel n’est peut-être même pas tout à fait là. Car si l’on quitte le domaine de la recherche stricto sensu pour s’élever au niveau plus général de la politique de la science, on est en droit de s’interroger sur une autre contribution du grand électro-aimant : n’a-t-il pas marqué cette politique d’une empreinte indélébile ? Il n’existe aucun document permettant de répondre sans conteste à cette question. On s’engage en effet sur le sentier de l’hypothèse, difficilement vérifiable mais appuyée quand même sur de fortes présomptions. Pendant plus d’un quart de siècle, l’aventure de l’électro-aimant a mobilisé un nombre considérable de savants, œuvrant à l’École normale supérieure, à l’Académie des sciences, à l’Observatoire, en Sorbonne et dans plusieurs facultés de province. Les réflexions et les débats qui les ont animés ont laissé des sources abondantes – dans les archives de l’Académie des sciences, dans celles du laboratoire Aimé Cotton, dans celles de l’Office des inventions aux Archives nationales et ailleurs encore –, mais bien des pistes échappent et échapperont toujours à l’historien : qu’ont bien pu se dire, par exemple, Aimé Cotton et Jean Perrin tous les mercredis, lorsque celui qui allait bientôt devenir le grand organisateur de la recherche française venait déjeuner dans la maison Cotton à Sèvres entre deux cours à l’École normale supérieure ? Étant donné le rôle, toujours discret mais efficace, d’Aimé Cotton au côté du prix Nobel de physique tout au long des années 1930, gageons qu’il n’était pas seulement question de volume disponible entre des entrefers…

  • 28 Pour une étude de cette Caisse, on se reportera à l’excellent ouvrage de Michel Pinault, La science (...)
  • 29 Ibid., p. 56.
  • 30 Ibid., p. 72-73.

30Et puis la réflexion, très brièvement franco-française à ses débuts, a vite pris une dimension internationale : les études de chercheurs étrangers parmi les plus illustres ont à leur tour été sollicités, analysés, exploités. Les conditions dans lesquelles ils travaillaient ont été comparées à celles qui prévalaient en France, pour le pire souvent, mais parfois aussi pour le meilleur – Eugénie Cotton évoque ainsi dans la biographie qu’elle a rédigée de son époux ce moment de grande émotion lors duquel Pieter Zeeman est venu s’incliner devant l’électro-aimant et son fondateur. Ce n’est pas tout : les réflexions autour de l’instrument ont franchi les frontières du monde savant à plusieurs reprises, en 1914, en 1924 surtout avec la « Journée Pasteur », puis lors des quatre années qui ont vu la construction de l’engin. Que certaines sociétés aient transformé leur participation à l’entreprise en argument publicitaire en dit long sur la notoriété de l’instrument dans la deuxième moitié des années 1920. À l’inverse, et on n’aura pas manqué de le relever, si un acteur brille par son absence, c’est l’État, qui dispose pourtant d’une institution pour le soutien de la recherche avec la Caisse des recherches scientifiques (CRS) fondée dès 190128. Plusieurs participants à la saga de l’électro-aimant ont d’ailleurs concouru aux réflexions sur les missions et les modes de financement de cette Caisse, à l’instar de Paul Appell peu avant la Première Guerre mondiale29. Mais nul ne songeait alors qu’une telle institution, sorte de lointain embryon d’agence nationale de la recherche, pût être un partenaire dans la construction du grand électro-aimant, comme d’ailleurs dans bon nombre d’autres projets scientifiques : Michel Pinault rappelle que les maigres fonds dont disposait la CRS n’étaient même pas entièrement distribués en raison du peu de demandes provenant des scientifiques eux-mêmes30 ! Autre temps, autres mœurs…

  • 31 Alfred Kastler mentionne ce soutien dans l’avant-propos de l’ouvrage d’Eugénie Cotton, op. cit., p. (...)
  • 32 Denis Guthleben, Histoire du CNRS de 1939 à nos jours. Une ambition nationale pour la science, Pari (...)
  • 33 Voir à ce sujet Denis Guthleben, Rêves de Savants, op. cit., p. 14-16.
  • 34 On ne la trouve par exemple pas mentionnée dans les travaux remarquables de Dominique Pestre, Physi (...)

31Que conclure de ce faisceau d’éléments concourants ? Peut-être que la longue genèse de l’électro-aimant, qui n’a pu voir le jour qu’après une interminable série de contretemps et une succession d’aubaines, a tout à la fois pointé certaines défaillances de la recherche scientifique en France et mobilisé ceux qui avaient la volonté d’y remédier. Que la construction d’un appareil jugé indispensable et somme toute peu onéreux – un million de francs en 1924, soit quelque 850 000 de nos euros actuels, ce n’est pas la mer à boire ! – ait été confrontée à de telles difficultés a nécessairement participé d’une prise de conscience. Croisons les dates, les personnages et les événements. En 1928, l’année même de l’inauguration de l’électro-aimant, Jean Perrin commence à travailler à l’Institut de biologie physico-chimique, la Rolls-Royce des laboratoires de l’époque, construit avec le soutien d’un autre Rothschild – le baron Edmond, oncle d’Édouard. C’est là qu’il bâtit, avec ses collègues et par petites touches successives, en jouissant précisément du soutien d’Aimé Cotton31, un plan d’organisation pour la recherche française, appliqué au fil de la décennie suivante. En militant, dès 1930, en faveur de la création d’un Service national de la recherche scientifique appuyé sur une Caisse nationale des sciences32, le prix Nobel de physique ne pouvait pas ne pas se référer également à l’odyssée de son ami Aimé Cotton. L’installation de l’instrument au sein de l’Office des inventions de Bellevue témoigne elle-même dans ce sens : l’électro-aimant a été un « cheval de Troie », un cadeau empoisonné de la « recherche pure, désintéressée » dont Jean Perrin souhaitait voir le triomphe sur une recherche, symbolisée par l’Office, qui se préoccupe surtout de ses finalités immédiates33. Et l’installation de l’appareil marque en effet le début du déclin de cet Office qui disparaîtra peu avant le couronnement de l’édifice de Jean Perrin, avec la création du CNRS en 1939. En somme, et bien que cette hypothèse n’ait jamais été formulée dans les travaux historiques précédents34, on peut avancer que le grand électro-aimant de l’Académie n’a pas fait que produire des champs intenses : en révélant les faiblesses de la science française en même temps que les énergies qu’elle parvient parfois à engendrer, il a aussi participé à l’enfantement d’une nouvelle conception de la recherche scientifique dont nous sommes tous les héritiers.

Remerciements

Comme l’électro-aimant – mais d’une manière incomparablement plus modeste ! – cet article a connu une longue gestation. J’avais souhaité retracer la conception de ce formidable instrument dès 2009, et commencé dans cette optique à explorer les archives de son fondateur, conservées en grande partie à Orsay, au sein du Laboratoire Aimé Cotton, avec l’aimable autorisation de Pierre Pillet qui en assumait alors la direction. Au moment de leur exhumation, Catherine Bréchignac, toujours soucieuse de favoriser le travail des historiens, m’a laissé mettre son bureau sens dessus dessous. Mais la publication de l’Histoire du CNRS et les événements qui l’ont prolongée m’ont entraîné loin du champ de l’électro-aimant. Ce n’est que tout récemment, en travaillant sur l’Office des inventions de Bellevue, qu’il m’a repris dans son attraction. Je tiens donc à adresser ici toutes mes excuses pour ma lenteur, mais aussi et surtout toute ma gratitude pour leur bienveillance, à Pierre Pillet et à Catherine Bréchignac, ainsi qu’à l’ensemble des équipes du « LAC ».

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Notes

2 Œuvres scientifiques d’Aimé Cotton, Paris, CNRS, 1956.

3 Louis de Broglie, Notice sur la vie et l’œuvre d’Aimé Cotton, Paris, Académie des sciences, 1953, p. 1.

4 Alfred Kastler, avant-propos de l’ouvrage d’Eugénie Cotton, Aimé Cotton, Paris, Éditions Seghers, 1967, p. 5.

5 Auquel il a consacré un petit ouvrage de synthèse – d’un accès néanmoins plus qu’épineux aux néophytes ! – rendant compte des résultats que ses confrères et lui ont obtenus en étudiant ce « phénomène », voir Cotton, Aimé, Le phénomène de Zeeman, Évreux, Imprimerie C. Herissey, 1899.

6 Aimé Cotton, « Le grand électro-aimant de l’Académie des Sciences », Recherches et Inventions, n° 172, décembre 1928, p. 458-159.

7 Citons, à titre d’exemple, la manière dont Jean Perrin est parvenu à convaincre le ministre des Finances Vincent Auriol de consacrer les moyens nécessaires au soutien de la recherche en 1937, en lui assénant un cri du cœur – « Monsieur le ministre, je ne veux pas marchander, donnez-moi tout ! » – que Pascal Ory évoque dans La belle illusion. Culture et politique sous le signe du Front populaire, 1935-1938, Paris, Plon, 1994, p. 485.

8 Eugénie Cotton, op. cit., p. 41.

9 Travaux de la commission chargée d’examiner dans quelles conditions pourrait être construit un électro-aimant d’une puissance exceptionnelle, Archives de l’Académie des sciences, Dossier Aimé Cotton. 

10 Ibid., « Rapport de M. A. Cotton », 23 février 1914, p. 10 et 11 pour cette citation et les suivantes.

11 Ibid., « Rapport de M. Jean Becquerel », 9 mars 1914, p. 15.

12 Ibid., p. 14-15.

13 Ibid., p. 16.

14 Ibid., « Rapport de M. P. Weiss », 16 mars 1914, p. 21.

15 Ibid., « Rapport de M. A. Perot », 23 mars 1914, p. 48.

16 Ibid., « Rapport de M. Ch. Fabry », 30 mars 1914, p. 53.

17 Ibid., « Complément au rapport de M. A. Cotton », 30 mars 1914, p. 56.

18 Ibid., p. 60.

19 Ibid., p. 61.

20 Ibid., p. 61-62.

21 Ibid., p. 62.

22 Aimé Cotton, « Pourquoi faut-il construire un très gros Electro-Aimant », La Revue scientifique, n° 17, 25 avril 1914, p. 514.

23 Ibid., « Proposition de M. Deslandres présentée à la Commission de l’Aimant dans sa séance du 4 mai 1914 », p. 68.

24 Hans Boas, Theodor Pederzani, « Über einen neuen Elektromagneten », Zeitschrift für Physik, vol. 19, n° 1, 1923, p. 351-374.

25 Sur Jules-Louis Breton, l’histoire de l’Office des inventions et l’installation du grand électro-aimant, on pourra consulter la biographie de Christine Moissinac et Yves Roussel, Jules-Louis Breton (1878-1940). Un savant parlementaire, Presses Universitaires de Rennes, 2010, ainsi que Denis Guthleben, Rêves de Savants. Étonnantes inventions de l’entre-deux-guerres, Paris, Armand Colin, 2011.

26 Lettre du 27 avril 1927 d’Aimé Cotton au responsable des services techniques de la Société Chatillon-Commentry et Neuves-Maisons, 19 rue La Rochefoucauld à Paris, archives du laboratoire Aimé Cotton, Orsay.

27 Aimé Cotton, « Le grand électro-aimant de l’Académie des Sciences », note présentée à la séance du lundi 9 juillet 1928 de l’Académie des sciences, Comptes rendus de l’Académie des Sciences, 1928, 2e semestre, t. 187, n° 2, p. 89.

28 Pour une étude de cette Caisse, on se reportera à l’excellent ouvrage de Michel Pinault, La science au Parlement. Les débuts d’une politique des recherches scientifiques en France, Paris, CNRS Éditions, 2006.

29 Ibid., p. 56.

30 Ibid., p. 72-73.

31 Alfred Kastler mentionne ce soutien dans l’avant-propos de l’ouvrage d’Eugénie Cotton, op. cit., p. 7.

32 Denis Guthleben, Histoire du CNRS de 1939 à nos jours. Une ambition nationale pour la science, Paris, Armand Colin, 2009, p. 19-20.

33 Voir à ce sujet Denis Guthleben, Rêves de Savants, op. cit., p. 14-16.

34 On ne la trouve par exemple pas mentionnée dans les travaux remarquables de Dominique Pestre, Physique et physiciens en France, 1918-1940, Paris, Éditions des archives contemporaines, 1984, ou dans l’ouvrage de Harry W. Paul, From Knowledge to Power. The rise of the science empire in France, 1860-1939, Cambridge University Press, 1985. Cette proposition ne m’avait pas d’avantage interpellé lors de la rédaction de l’Histoire du CNRS, jusqu’à ce que le regroupement et l’analyse des archives sur le sujet concrétisent sa vraisemblance.

1 Œuvres scientifiques d’Aimé Cotton, Paris, CNRS, 1956.

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Pour citer cet article

Référence papier

Denis Guthleben, « La construction du grand électro-aimant de l’Académie des sciences », Histoire de la recherche contemporaine, Tome II - N°1 | 2013, 82-93.

Référence électronique

Denis Guthleben, « La construction du grand électro-aimant de l’Académie des sciences », Histoire de la recherche contemporaine [En ligne], Tome II - N°1 | 2013, mis en ligne le 15 juin 2015, consulté le 24 juin 2017. URL : http://hrc.revues.org/768 ; DOI : 10.4000/hrc.768

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Auteur

Denis Guthleben

Historien, attaché scientifique au Comité pour l’histoire du CNRS

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Droits d’auteur

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