KAMEN MARTIN DAVID (1913-2002)

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Martin Kamen naquit à Toronto, le 27 août 1913. En 1930, âgé de dix-sept ans, il est admis à l'université de Chicago et se tourne vers la chimie. Cette discipline l'intéresse et il se met à lire énormément ; parmi ses professeurs, deux prix Nobel de physique, A. Michelson et A. Compton, suscitent particulièrement son enthousiasme. Pour subvenir aux frais de ses études, Kamen joue à cette époque dans de petits orchestres de jazz. Diplômé de chimie en 1933, il choisit de travailler sous la direction de W. D. Harkins qui avait construit, à l'université de Chicago, la première « chambre à bulles » permettant de suivre les trajectoires des particules nucléaires. Pour sa thèse, il étudie les forces de liaison intranucléaires en suivant les traces de collisions organisées entre neutrons et protons. Les sources de neutrons dont il dispose (béryllium, radiothorium) sont de très faible intensité. Il obtient cependant son doctorat en 1936, après publication d'un important article dans Physical Review. Le professeur Harkins, désirant construire un cyclotron à Chicago, l'envoie alors en stage à Berkeley, dans le laboratoire d'Ernest Lawrence (Prix Nobel 1939), inventeur du premier cyclotron.

Parallèlement à ses recherches, Kamen fréquentait des artistes et des intellectuels de la baie de San Francisco ; il fit la connaissance du physicien Robert Oppenheimer, du musicien Yehudi Menuhin, de plusieurs biologistes et du jeune chimiste Samuel Ruben avec qui il devait travailler plusieurs années. Ernest Lawrence l'engagea, à la fin de 1937, dans une série de recherches radiochimiques.

Il fut d'abord chargé d'aider le physiologiste I. Chaikoff dans ses recherches sur le métabolisme des sucres chez le rat. Dans ce but, des sucres radioactifs marqués par un isotope radioactif du carbone naturel (le carbone 11) furent photosynthétisés par des plantes vertes. Les sucres extraits de ces plantes devaient être fournis à l'animal. Mais les expériences échouèrent à cause de la très courte demi-vie (21 min) du marqueur radioactif. La recherche d'un isotope radioactif du carbone à plus longue demi-vie s'imposait.

Au cours de ces recherches, Ruben et Kamen furent stimulés par les travaux, menés en 1937-1938 par Schoenheimer et Rittenberg, à l'université Columbia de New York. Employant deux isotopes lourds, non radioactifs : le deutérium et l'azote 15, ces deux biochimistes avaient pu décrire plusieurs réactions essentielles du métabolisme des graisses et des protéines. Les isotopes radioactifs, détectés instantanément par un simple compteur de Geiger-Müller, devaient être d'un emploi beaucoup plus facile pour le même genre de recherches. Kamen disposait au cyclotron de flux de particules à très haute énergie. Il irradia ainsi, sans résultat, du graphite, du bore, du méthane, etc. Enfin le 19 février 1940, après une irradiation de trois jours par des deutérons fortement accélérés, une cible graphitée fournit incontestablement un isotope radioactif du carbone à longue vie. L'activité du radioélément produit était faible (800 coups/min), mais elle persistait pendant plusieurs heures. Kamen et Ruben calculèrent une première demi-vie d'un millénaire et plus, ce qui les laissa abasourdis. Cherchant à améliorer le rendement, Kamen utilisa ensuite des filtres de nitrate d'ammonium dans le cyclotron, pour absorber les flux secondaires de neutrons. À la fin de l'année 1940, Ruben oxyda ces filtres ayant servi plusieurs mois et un copieux précipité de carbonate fut obtenu : ce précipité était tellement radioactif qu'il bloqua le compteur Geiger à sa limite supérieure dès la première minute ! Le carbone radioactif à longue vie fut ainsi retrouvé et la réaction nucléaire élucidée : azote (du nitrate) + neutron → carbone 14 + proton (aujourd'hui, les neutrons nécessaires à la réaction sont produits dans des piles atomiques). La demi-vie du nouvel isotope fut trouvée égale à 5 700 ans : il avait ainsi toutes les qualités requises pour devenir le meilleur traceur radioactif jamais offert aux biochimistes. Kamen publia en 1947 un livre qui fit grand bruit : Les Traceurs radioactifs ; il pouvait y faire état de grands succès scientifiques obtenus à l'aide du carbone 14 : élucidation des réactions de biosynthèse du cholestérol (K. Bloch), du glucose en photosynthèse (M. Calvin) et du groupement prosthéti [...]

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Écrit par :

  • : professeur honoraire de biologie cellulaire, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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CARBONE 14 ET LES TRACEURS RADIOACTIFS

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 255 mots

Ernest Lawrence (1901-1958) construisit à Berkeley le premier cyclotron où des collisions à très grande vitesse entre atomes et particules nucléaires produisent des isotopes radioactifs des éléments naturels : carbone 11 [ 11 C, demi-vie : 20 min], oxygène 15 [ 15 O, demi-vie : 2 min], azote 13 [ 13 N, demi-vie : 10 min]. En 1937, Lawrence demanda à son assistant Martin Kamen (1913-1985) d’aider […] Lire la suite

Pour citer l’article

Paul MAZLIAK, « KAMEN MARTIN DAVID - (1913-2002) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/martin-david-kamen/