Qui est Aimé Cotton ?

Aimé Cotton est né à Bourg-en-Bresse le 9 octobre 1869. Il commenca ses études à Bourg, au lycée. Après une année de service militaire il étudie de 1890 à 1893 à l’École normale supérieure et à la faculté des sciences de Paris, et obtient les licences sciences physiques et mathématiques, après avoir suivi les cours des grands mathématiciens Emile Picard et Henri Poincaré. Il entreprend ensuite la rédaction d’une thèse de Doctorat au laboratoire de Physique de l’Ecole normale ; il s’y lie d’amitié avec Jean Perrin qui à ce moment-là apporte la preuve expérimentale que les rayons cathodiques sont formés de particules chargées, et avec Paul Langevin, qui est au début de sa brillante carrière. Avant même d’avoir soutenu sa thèse, il est nommé maître de conférence à la Faculté de Toulouse, où il devait rester cinq ans ; mais la qualité de ses travaux l’emmenait plus haut, et pour cause, au moment où il était appelé à Toulouse pour le titre de professeur-adjoint, l’Ecole normale supérieure de Paris l‘appelait pour y enseigner. C’est là que pendant plus de vingt ans, il allait donner une grande impulsion aux travaux de laboratoire de l’établissement et y former de nombreux élèves qui vont par la suite siéger à l’Académie des Sciences.

Après la fin de la Première Guerre mondiale, Aimé Cotton est un savant de grande renommée, il quitte l’Ecole normale pour devenir Professeur titulaire à la Faculté des Sciences de Paris, en 1920, poste qu’il occupera jusqu’à sa retraite.

A noter que, pendant la Grande Guerre, devant orienter ses recherches vers la défense nationale, il mit au point le repérage des batteries par le son.
Conscient des progrès que pourrait permettre la réalisation d'un électro-aimant très puissant, il en assuma la réalisation à Paris.

Il fût Lauréat de l’Institut avec le prix Pierson-Perrin en 1907 et le prix La Caze en 1918, et fût élu membre de la Section de Physique générale de l’Académie des Sciences le 26 novembre 1923. Ces récompenses couronnaient beaucoup de remarquables travaux dont je vais maintenant résumer les grandes lignes.

Aimé Cotton est reconnu pour des découvertes fondamentales en optique. Il a inventé des dispositifs expérimentaux et des appareils de mesure : sa balance pour la mesure des champs magnétiques est un des instruments des plus connu. Il fût également pionnier dans le domaine des grands instruments de recherche, en particulier par la construction d'un gros électro aimant.

Cet électro aimant, dont la construction a été retardée par la Guerre de 1914-1918, a pu être réalisé à Bellevue en 1928, avec le soutien de l’Académie des Sciences et grâce à l’aide économique des fonds récoltés lors des journées Pasteur. Cet appareil a mené à diverses découvertes importantes après sa création. En effet il a permis la découverte de la structure fine des rayons gamma du thorium C par S.Rosenblum en 1929 ; il a aidé à la construction d’une grande chambre de Wilson pour rayons cosmiques par Louis Leprince-Ringuet, qui réussit à faire la première évaluation de la masse du méson avec ce dispositif ; il a permis la mise en évidence de la biréfringence magnétique de l’oxygène et l’oxyde d’azote par Tsaf et Bizette ; il a aussi permis d’atteindre de très basses températures (10 puissance –20 Kelvin) par Simon, Kurti et Lainé en 1935 ; il a conduit Bizette à découvrir le phénomène d’antiferromagnétisme ; ou encore a permis l’étude des effets Zeeman non linéaires par Jacquinot. Le grand électro aimant d'Aimé Cotton a donc été un instrument unique au monde pendant environ vingt ans, il a amené d‘autres physiciens à de grandes découvertes, et sa réalisation a été une grande inspiration pour construire d’autres instruments de physique nucléaire et de physique des hautes énergies.

Pour observer sa construction je vous invite à regarder la vidéo du lien ci-dessous :

https://images.cnrs.fr/video/181

Les premiers travaux de recherche d‘Aimé Cotton portèrent sur la propagation de la lumière polarisée dans les milieux matériels absorbants. Il découvrit d'abord le phénomène du dichroïsme circulaire (On dit qu'un matériau présente un dichroïsme circulaire s'il absorbe différemment la lumière selon que sa polarisation est circulaire droite ou circulaire gauche), puis la dispersion rotatoire anomale, ces deux découvertes apportant de nouveaux moyens d'investigation des configurations moléculaires.

La Balance de Cotton : L’année de la soutenance de sa thèse en 1896, Aimé Cotton a fait la découverte de l’effet Zeeman. Celui-ci désigne la séparation d'un niveau atomique d'énergie définie d'un atome ou d'une molécule en plusieurs sous-niveaux d'énergies distinctes sous l'effet d'un champ magnétique externe. Il y a donc levée de dégénérescence des niveaux énergétiques. L'effet Zeeman s'observe aisément par spectroscopie : lorsqu'une source de lumière est plongée dans un champ magnétique statique, ses raies spectrales se séparent en plusieurs composantes. Pour mesurer avec précision le champ magnétique produit par l’effet Zeeman, il inventa la Balance de Cotton, avec Pierre Weiss, qui l’a aidé dans ses travaux. En mesurant le dédoublement des raies bleues du zinc, en 1907, ils donnèrent la première valeur précise du rapport de la charge à la masse de l’électron. Le principe de cette balance est donc de mesurer l'intensité de la force électromagnétique en équilibrant les deux forces appliquées aux bras de la balance : d'un côté la force de Laplace (dépendant directement de l'intensité de la force électromagnétique) et de l'autre côté de la force de pesanteur.

Durant sa carrière, Aimé Cotton a créé un laboratoire, en 1927, qui fût l’annexe du Laboratoire des recherches physiques de la faculté des sciences de l’Université de Paris. Renommé en “Laboratoire Aimé Cotton” en 1951, ce fût le premier laboratoire à prendre le nom d’une personne, cette initiative fut poussée par Pierre Jacquinot. Il est encore actif aujourd’hui, et accueille des recherches sur plusieurs domaines, comme par exemple la théorie des molécules froides.

Les archives d'Aimé Cotton : Les archives d'Aimé Cotton sont conservées à la bibliothèque du département de physique de l'Ecole normale supérieure de Paris. Celles-ci sont réparties dans vingt-trois cartons. Les documents qui composent ce fonds proviennent de deux sources : la plus grande partie des documents a été déposée par les enfants d'Aimé Cotton, Eugène Cotton et Jeannette Manigault-Cotton, en mai 1987. Ainsi que des documents retrouvés au laboratoire Aimé Cotton par son directeur Pierre Jacquinot. Le fonds d'archives, dans son ensemble, reflète bien les différentes étapes et aspects de la vie et de l'activité scientifique d'Aimé Cotton.

Voici des exemples de ce que contiennent quelques-uns de ces cartons :

Bien que d'une faible quantité matérielle, le fonds d'archives d’Aimé Cotton reflète bien l'activité d'un savant qui joua un rôle important dans l'enseignement et la recherche en sciences physiques au cours de la première moitié du XXe siècle.

Sources :

https://www.persee.fr/docAsPDF/gazar_0016-5522_1989_num_145_1_4132.pdf

https://www.academie-sciences.fr/pdf/dossiers/Cotton/Cotton_pdf/Cotton_Kastler.pdf

https://www.academie-sciences.fr/pdf/dossiers/Cotton/Cotton_pdf/Cotton_eloge.pdf

URL source: https://oscahr.unistra.fr/billets/qui-est-aim%C3%A9-cotton