Alfred Kastler
3 mai 1902 | Naissance d’Alfred Kastler à Guebwiller, dans l’Alsace annexée par l’Allemagne. |
1914 | Départ pour Horbourg et accueil chez la soeur d’Anna Kastler (Louise Frey). Elève de la Oberrealschule de Colmar. |
1919 | Passage à l’enseignement en langue française. |
1920 | Abitur : Alfred Kastler avait le choix entre le baccalauréat et l’Abitur. |
1921 | Alfred Kastler est reçu au concours à Polytechnique et à l’Ecole Normale Supérieure (E.N.S.) ; il choisit l’Ecole Normale Supérieure. |
1923-1924 | Congé d’un an pour surmenage et dépression. |
1924 | Préparation du Diplôme d’Etudes Supérieures avec G. Urbain. |
27 décembre 1925 | Mariage avec Elise Cosset. |
1926 | Naissance de Daniel, Alfred Kastler est reçu premier à l’agrégation. |
1926-1927 | Professeur au Lycée de Mulhouse. |
1927-1928 | Professeur au Lycée de Colmar. |
1928 | Naissance de Mireille. |
1929-1931 | Professeur au Lycée de Bordeaux. Les époux Kastler ont sollicité un poste double à Bordeaux. |
1931 | Alfred Kastler sollicite une bourse de recherche. |
1936 | Naissance de Claude, Thèse d’Alfred Kastler sous la direction de Pierre Daure. |
1936-1938 | Maître de conférences à Clermont-Ferrand. |
1938 | Professeur à l’Université de Bordeaux. |
1941 | Retour à Paris, suppléant de Pierre Auger à la Sorbonne et à l’Ecole Normale Supérieure. |
1944 | Maître de conférences à la Sorbonne. |
1952 | Nommé professeur titulaire, il crée le Laboratoire de spectroscopie hertzienne. |
1958 | Directeur du Laboratoire de l’horloge atomique. |
1964 | Elu membre de l’Académie des Sciences |
1966 | Prix Nobel de Physique. |
1968 | Directeur de recherches au CNRS, Laboratoire de spectroscopie hertzienne. |
7 janvier 1984 | Mort d’Alfred Kastler à Bandol (Var). |
L’œuvre scientifique
« Un scientifique, comme un sculpteur ou un peintre doit apprendre à regarder le monde extérieur, à retenir l’essentiel, à savoir distinguer le réel du rêve. Et dans la recherche de la vérité, il doit apprendre à devenir véridique »
Alfred Kastler, discours à l’Université de Bordeaux, 22 mai 1967
Les plus importants et les plus nombreux des travaux d’Alfred Kastler se rapportent à l’étude des interactions des radiations électromagnétiques (ondes hertziennes et ondes lumineuses) avec les atomes et les molécules qui constituent la matière.
Sa carrière de scientifique et de chercheur débute réellement en 1931 à Bordeaux. L’Université de Bordeaux abritait alors la brillante école française de diffusion moléculaire dont le maître d’oeuvre était Jean Cabannes.
En 1931, Alfred Kastler explique la polarisation des raies de Raman (A. Kastler, C.R. (1931) 193). L’effet Raman découvert en 1928, du nom de son inventeur Ch. Raman (Prix Nobel 1928), est un phénomène de diffusion de la lumière par les molécules, caractérisé par le fait que la longueur d’onde de la lumière diffusée est modifiée. Alfred Kastler explique l’état de la polarisation des raies Raman par l’interaction du mouvement cinétique de la lumière excitatrice avec l’orientation spatiale des moments cinétiques des molécules.
Thèse d’Alfred Kastler (1936)
Sa thèse préparée entre 1931 et 1936 sous la direction de Pierre Daure est consacrée à des « Recherches sur la fluorescence visible de la vapeur de mercure » (A. Kastler, Annales de Physique 11è série, Tome 6, Nov 1936). « Mon attention avait été attirée à cette occasion sur les relations qui existent entre les caractères de la polarisation des radiations excitatrices et émises d’une part et l’orientation spatiale des moments cinétiques et magnétiques des atomes d’autre part ».
Ce travail de thèse sera déterminant pour l’orientation des travaux qu’Alfred Kastler entreprend après 1949 avec son équipe du laboratoire de physique de l’Ecole Normale Supérieure.
« Ce sont les mêmes relations qui interviennent dans les méthodes optiques de résonance magnétique que j’ai développées au laboratoire de l’Ecole Normale Supérieure ».
Après deux années d’enseignement à Clermont-Ferrand, Alfred Kastler revient à Bordeaux en 1938 pour succéder à Pierre Daure à la chaire de physique.
C’est aussi à Bordeaux, puis à partir de 1941 à Paris jusque vers 1949, qu’Alfred Kastler se consacre à des travaux portant sur l’étude de deux phénomènes :
– L’émission de la raie D du sodium par la lumière crépusculaire,
– La spectroscopie Raman des monocristaux.
L’émission de la raie D du sodium par la lumière crépusculaire
Dès 1938, on avait signalé l’apparition de la raie D du sodium dans la lumière du crépuscule. Alfred Kastler a consacré en collaboration avec J. Bricart, puis avec J. E. Blamont ensuite, plusieurs recherches à l’analyse de ce phénomène. En 1940, Alfred Kastler, en utilisant la technique de réabsorption par la vapeur de sodium, montrait que la raie crépusculaire avait une finesse de résonance. Il avait même installé dans sa « demeure champêtre » de Mérignac un spectromètre pour l’étude du phénomène.
L’Etude quantitative de cette réabsorption faite à l’Observatoire du Pic du Midi entre 1943 et 1944 a permis à lui-même et à J. Bricart de préciser la température de la couche émissive du sodium atmosphérique qui se trouve réparti entre 80 et 100 km d’altitude. L’étude de la polarisation de la raie, au cours d’un travail à l’Observatoire d’Abisko en Suède au-delà du cercle polaire où les crépuscules sont longs, a permis de conclure que la raie est due à un phénomène de résonance optique (J. Bricart, A. Kastler, C. R., 228 (1949) 1601).
La spectroscopie Raman des monocristaux
Avec A. Rousset en 1941, Alfred Kastler fait une étude détaillée du spectre Raman du naphtalène. il a pu être montré que les raies de basse fréquence de ce spectre sont liées aux oscillations de pivotement des molécules dans le cristal. Revenu à Paris en 1941, Alfred Kastler poursuit ce type de travaux avec ses élèves (A. Fruhling et J. Chapelle).
Détection optique de la résonance magnétique des états excités
Les travaux de spectroscopie Raman avaient amené peu à peu l’équipe d’Alfred Kastler dans une impasse (J. Brossel), à cause de la difficulté de la méthode et des limitations de l’appareillage. A. Kastler a eu le mérite d’engager la reconversion de son laboratoire. C’est avec Jean Brossel, qui à sa sortie de l’Ecole Normale Supérieure avait rejoint l’équipe d’Alfred Kastler, que le changement d’orientation s’est opéré. Ayant obtenu une bourse, J. Brossel, après avoir passé trois années en Angleterre se rend au MIT aux Etats-Unis pour effectuer sa thèse sous la direction du très renommé Francis Bitter spécialiste en résonance magnétique.
En 1949, Alfred Kastler et Jean Brossel, qui étaient restés en contact étroit avaient indiqué le principe d’une « méthode optique de détection des phénomènes de résonance magnétique ». Dans le travail de pionnier accompli dans cette voie par sa thèse, Jean Brossel a appliqué cette méthode au niveau supérieur de la raie de résonance ultraviolette de l’atome de mercure. L’idée fondamentale de la méthode était la suivante « En éclairant un atome avec la lumière d’une raie de résonance, lumière orientée dans l’espace et polarisée, il est possible d’exciter sélectivement des sous-niveaux magnétiques déterminés de l’état excité. Cette sélectivité se réflète dans l’anisotropie spatiale et dans la polarisation de la lumière de résonance émise. Pendant que l’atome est dans l’état excité on le soumet à un champ magnétique à haute fréquence qui provoque des transitions magnétiques conduisant vers l’égalité de population des niveaux magnétiques de l’état excité. La lumière émise s’en trouve modifiée et la résonance magnétique est détectée par l’observation de l’intensité et de l’état de polarisation de la lumiére émise. Il devient alors possible d’étudier ainsi des résonances de niveaux atomiques excités. Ces études aboutissent à la connaissance précise des facteurs de Landé de ces niveaux, de leur durée de vie et de leur structure hyperfine » (Fig.1).
Fig. 1 : Détection optique de la résonance magnétique des états excités
Le pompage optique (à partir de 1950) (A. Kastler, J. de Physique 11, (1950) 255)
La technique de détection optique de la résonance magnétique proposée en 1949 s’appliquait aux états excités de l’atome. En imaginant en 1950 la méthode de pompage optique, Alfred Kastler a pu étendre la détection optique des résonances hertziennes au niveau fondamental de l’atome. « Le Procédé consiste à éclairer les atomes d’un jet ou d’une vapeur avec de la lumière de résonance convenablement polarisée (le plus souvent on emploie de la polarisation circulaire) ou convenablement filtrée de façon à favoriser l’excitation de certains niveaux Zeeman ou certains niveaux hyperfins de l’état excité. Par le jeu des transitions de retour vers l’état fondamental on obtient une concentration des atomes dans certains niveaux de Zeeman ou hyperfins de l’état fondamental »(Fig.2).

Fig. 2 : Principe du pompage optique
A son retour à Paris en novembre 1951, Jean Brossel s’est associé avec Alfred Kastler. Ensemble ils ont pu développer ces méthodes et constituer au Laboratoire de l’Ecole Normale Supérieure une équipe de chercheurs qui ont travaillé avec succès dans cette voie (J. E. Blamont, C. Cohen-Tannoudji, B. Cagnac).
La consécration de l’oeuvre scientifique d’Alfred Kastler et de son équipe viendra en 1966 : c’est le Prix Nobel de physique. La France avait obtenu son dernier Prix Nobel de physique 37 années auparavant. L’Académie de Suède a décerné son Prix à Alfred Kastler pour « la découverte et le développement des méthodes optiques pour l’étude des résonances hertziennes dans les atomes ».
Autres travaux scientifiques
On a souvent essayé de faire le rapprochement entre les travaux d’Alfred Kastler et l’invention du Laser. Alfred kastler s’est toujours défendu d’être le grand-père du Laser. Les « pères » ont obtenu pour cette invention le Prix Nobel deux années auparavant. « Si le pompage optique a été mis en oeuvre pour la réalisation du premier Laser en 1960, ce n’est que le fait du hasard… » conclut Alfred Kastler avec modestie.
Outre ses nombreuses conférences et publications à caractère scientifique, Alfred Kastler a été coauteur d’ouvrages d’enseignement comme ceux de G. Bruhat : « Optique » en 1953 et « Thermodynamique » en 1962. Il est également l’auteur d’un dictionnaire de physique (1983).
A partir de 1970 Alfred Kastler s’est également intéressé à l’histoire des sciences. Il est l’auteur de plusieurs monographies consacrées à S. Carnot, A. Einstein, L. Brillouin, A. Cotton, Les frères Bloch. Lui-même, en 1922, avait pu assister à une conférence d’A. Einstein sur la relativité.
Alfred Kastler s’est également intéressé aux scientifiques de son Alsace natale : des chimistes célèbres (Ch. Gerhardt, Ch. A. Wurtz, Ch. Friedel, A. Werner, …) et tout particulièrement à ce biologiste et physicien autodidacte originaire de Logelbach dans le Haut-Rhin : G. A. Hirn (1815-1890). Ce n’est pas un hasard. Le grand-père d’Alfred Kastler habitait à Logelbach et connaissait personnellement G. A Hirn.
Biographie, la science, l’homme engagé, évènements, symposium scientifique.
Le poète
« J’ai laissé dans ces poèmes pas mal de sentiments de haine et de dégoût, comme je les éprouvais au cour des événements qui se succédèrent entre 1940 et 1945. Je n’écrirais plus de la même manière aujourd’hui naturellement. Ces textes sont des témoins de ce temps »
Alfred Kastler
« Deutsche Lieder eines französischen Europaers »
Ces poèmes sont écrits en allemand. dans son adolescence, Alfred Kastler a été imprégné par la culture et la poésie allemandes. Ces poèmes sont inspirés par Rainer Maria Rilke.
Ils sont marqués par les événements tragiques de la deuxième guerre mondiale. Ils expriment, au début, la haine et la rancune, puis la réconciliation qui préfigure l’idée et la construction de l’Europe.
Ce recueil de poèmes est dédié à son frère Henri, incorporé de force et mort en Galicie en 1945.
« A toi mon frère, musicien et poète, qui, pendant que nos villages renaissaient à la liberté et à la joie, es parti au devant de la liberté, de la peine et de la mort. Aux bons camarades qui t’ont soutenu et traîné, jusqu’à ce que épuisé et mourant, tu t’affaisses sur cette terre de Galicie, où longtemps après j’ai erré dans la neige sans jamais retrouver ta trace. Tu continues à vivre dans mon coeur ».
Europa, mein Vaterland Als ganz Deutschland sich im Grimm Baümte über Frankreichs Frieden, Fühlt’ ich’s mit, doch hab’ ich drum Fränksches Wesen nicht gemieden. Und mir ward ein Lohn daraus Zeit verging und rollt ihr Rädel , Und mit einem lieben Mädel Baut’ in Frankreich ich mein Haus. Und als dann der deutsche Tross Mir zerstampfte Hof und Heim, Sorgt’ich, dass im Kind nicht spross Der gesäte Rachekeim. Hör ich noch an Seine une Rhein Weiterhetzen gift’ge Schmäher, Reift’s mir den Entschluss, zu sein Stets ein echter Europäer. |
Europe, ma patrie Lorsque toute l’Allemagne se dressait En colère contre la paix française J’étais à l’unisson mais je n’ai jamais Pour cela fuit l’esprit français. Et j’en fus récompensé La roue du temps tourna Et avec une gentille femme Je construisis en France ma maison. Et lorsque le flot de l’armée allemande Déruisit ma demeure Je fis en sorte que le germe de l’esprit De vengeance ne se développa point. Lorsque j’entends encore sur les bords De la Seine et du Rhin Des individus souffler la discorde La décision mûrit en moi d’être Toujours un vrai Européen. |
L’humaniste et son action
« … La compétence que nous, scientifiques, possédons dans le domaine étroit qui est le nôtre, ne saurait en aucun cas nous qualifier pour guider les hommes dans d’autres domaines de l’activité humaine, en particulier dans le domaine social et politique. Mais en tant que citoyens nous avons le droit et le devoir d’exprimer notre opinion sur les graves problèmes qui préoccupent les hommes et qui conditionnent l’avenir de l’humanité. Le service principal que nous pouvons rendre à nos concitoyens est d’essayer d’aborder les problèmes avec l’objectivité qui caractérise les discussions scientifiques, d’essayer de dépassionner le débat ».
Alfred Kastler, discours à l’Université de Bordeaux, 22 mai 1967
Alfred Kastler se déclarait agnostique, s’étant peu à peu détaché de la foi de son enfance, choqué par l’affirmation du créateur d’un monde cruel, révolté par l’intolérance religieuse.
« Europe, ma patrie » est le titre d’un recueil de poèmes qu’il écrivit en allemand, au cours de sa vie. Maniant également sa langue allemande natale et sa langue française acquise, ouvert aux deux civilisations dont la diversité lui semblait une richesse, il fut, comme jadis Romain Rolland, un européen qui déplorait leurs luttes fratricides. Il en connut deux et dans la dernière perdit son frère. C’est sans doute ces expériences vécues, greffées sur une foncière aversion pour la violence, qui développèrent chez lui une réflexion sur les grand problèmes de notre temps, l’incitèrent à exprimer avec une insistance croissante les conclusions qu’il en tirait et à prouver sa sincérité par des actes.
Dès 1936, un voyage en Allemagne où il avait été l’objet de manifestations hostiles, lui avait révélé le danger de l’hitlérisme. En 1940, il offrit aux autorités d’occupation d’échanger sa liberté contre celle de son maître A. Cotton qui venait d’être arrêté. Lorsque deux ans plus tard on apprit la mort de F. Holweck, A. Kastler consacra une des ses leçons publiques à l’oeuvre du physicien assassiné par la Gestapo.
Les massacres de Hiroshima et de Nagasaki, l’indifférence des gouvernements à l’appel lancé en 1954 par B. Russel et A. Einstein pour le renoncement à l’arme nucléaire éveillèrent chez A. Kastler, comme chez bien d’autres scientifiques éminents, un intérêt anxieux pour les questions de politique internationale. Il adhéra au mouvement Pugwash créé en 1957 et qui s’occupe aujourd’hui encore de multiples problèmes liés au désarmement. De nombreux articles, des interventions dans des réunions publiques témoignent de son activité devenue plus véhémente à mesure que les menaces se développaient. En même temps, le gaspillage insensé des ressources destinées à créer des moyens de destruction lui faisait ressentir l’insuffisance de l’aide apportée par les nations nanties à la misère du Tiers Monde et il attira à maintes reprises l’attention sur les conséquences redoutables qu’aura un jour cette injustice.
L’intérêt qu’il portait à ces vastes questions allait de pair pour A. Kastler avec celui qu’il montrait pour des problèmes nationaux. Lors de la guerre du Viet-Nam, puis de la guerre d’Algérie, il prit des positions qui lui valurent, dans la première de vives polémiques, dans la seconde un attentat contre son domicile, mais qui témoignaient d’une lucidité le plus souvent confirmée par la suite des événements. En mai 1968, dans la Faculté de Jussieu où les étudiants avaient trouvé un asile temporaire, il s’efforça de calmer les esprits et de les mettre en garde contre une absence de sélection aux examens ; mais il prit la tête d’une manifestation des étudiants qu’il estimait avoir été trompés.
Après sa retraite, A. Kastler ajouta à ses actions humanitaires d’autres plus concrètes encore. L’extension du totalitarisme, l’apparition de la torture parmi des méthodes de gouvernement, lui firent prendre une part active dans le Conseil National pour les Droits des Juifs d’U.R.S.S., dans le Comité pour la Libération des Physiciens Argentins Emprisonnés, dans le Comité des Physiciens Français pour la défense de Y. Orlov. Il fut président de la Société de Secours des Amis des Sciences de 1976 à 1983. Enfin, il fonda en 1978 l’Association d’Aide aux Scientifiques Réfugiés, recevant lui-même des collègues venus de tous pays demander l’asile politique en France. Nombreuses furent les personnes auxquelles il apportait son aide, après avoir vérifié la valeur de leur cause.
Les sentiments ont leur logique : de la défense de la personne humaine, A. Kastler fut conduit à celle des êtres vivants. Il protesta contre les traitements parfois cruels infligés aux animaux et s’inquiéta de la destruction des forêts et de la pollution des mers.
A. Kastler allait ainsi jusqu’au bout de ses forces, qui pourtant diminuaient à mesure que son coeur s’épuisait. Condamné dans les derniers mois de sa vie à une inaction qu’il jugeait plus cruelle que la mort, on le voyait obsédé jusqu’à l’angoisse par le souvenir d’événements tragiques qui l’avaient frappé. Il n’a pas connu cette sorte de paix qui n’est qu’un renoncement.
Pour le centenaire de la naissance de l’Humaniste alsacien Alfred KASTLER, Guy Perny résume l’essentiel de l’oeuvre de ce maître éminent de l’Université de France.
Une partie de ce texte a fait l’objet d’une allocution par l’auteur le 3 mai 2002 au Lycée de Guebwiller à l’occasion de la commémoration officielle de la naissance d’Alfred Kastler.
Centenaire de la naissance de l’humaniste alsacien Alfred KASTLER : aspects de son oeuvre
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Alfred Kastler et le Groupe de Physique Atomique de l’Ecole Normale dans les années 1950-1960.
Souvenirs personnels (*)
Ann. Phys. Fr. 10 (1985) 545-551
(*) Cet article s’inspire d’une conférence donnée par l’auteur à la réunion annuelle de la division de la physique électronique et atomique de l’American Physical Society le 31 mai 1984 à Storrs (Connecticut).
Alfred Kastler était membre associé de l’Académie Royale de Belgique. Emile Biémont et Paul Glansdorff, respectivement correspondant et membre de la classe, ont publié son éloge dans les Bulletins de l’Académie Royale de Belgique en 1996, téléchargeable ici.