Preface. XV - XVII

II n’avait que vingt et un ans quand parurent ses pre¬ mieres publications, et le debut de sa carriere scientifique fut marque par une belle decouverte. Apres avoir fait, en collaboration avec Desains, un travail sur la chaleur rayonnante, oil la methode de mesures des longueurs d’ondes calorillques au moyen d’un reseau et d’une pile thermoelectrique etait employee pour la premiere fois, il entreprit avec son frere, Jacques Curie, des recherches sur les corps cristalb ses. Ces recherches aboutirent rapidement a la decou¬ verte d’un phenomene nouveau : la piezoelectricite. Ce phenomene consiste en un degagement polaire d’electricite qui se produit dans les cristaux depourvus de centre de symetrie, lors d’une deformation mecanique. Les jeunes physiciens ont fait une etude complete de Pellet piezoelectrique, ont etabli les conditions de symetrie necessaires a sa production dans les cristaux, determine les lois du degagement et mesure les constantes caracteristiques en valeur absolue pour certains cristaux. Ils ont aussi etudie le phenomene connexe de la deformation electrique des cristaux.

He was only twenty-one years old when his first publications appeared, and the start of his scientific career was marked by a remarkable discovery. After collaborating with Desains on a study of radiant heat—in which the method of measuring thermal wavelengths using a grating and a thermoelectric cell was employed for the first time—he undertook research on crystalline solids with his brother, Jacques Curie. This research quickly led to the discovery of a new phenomenon: piezoelectricity. This phenomenon consists of the polar release of electricity that occurs in crystals lacking a center of symmetry during mechanical deformation. The young physicists conducted a comprehensive study of the piezoelectric effect, established the symmetry conditions necessary for its production in crystals, determined the laws governing the release of electricity, and measured the characteristic constants in absolute values for certain crystals. They also studied the related phenomenon of the electrical deformation of crystals.

Au point de vue experimental c’etait la un travail d’electrostatique tres delicat, et pour le mener a bien ds furent conduits a apporter des perfectionnements dans la technique electrometrique. G’est a cette epoque que fut etabli le modele de Felectrometre qui devint plus tard d’usage courant, sous le nom cPelectrometre Curie. La decouverte de la piezoelectricite conduisit a son tour a la construction de divers appareils, dont le plus remarquable est le quartz piezoelec¬ trique, qui permet de produire une quantite d'electricite connue en valeur absolue d une maniere sure et simple, et peut pour cette raison servir comme etalon de quantite d’electricite et comme instrument de mesure absolue des charges et des courants faibles. Get appareil, associe a Pelectrometre Curie, a rendu les plus grands services dans les recherches sur la radioactivite et continue a y etre d’usage courant.

From an experimental standpoint, this was a highly delicate task in the field of electrostatics, and in order to carry it out successfully, they were led to make improvements in electrometric techniques. It was during this period that the model of the electrometer was established, which later became widely used under the name Curie electrometer. The discovery of piezoelectricity in turn led to the construction of various devices, the most remarkable of which is the piezoelectric quartz, which allows for the safe and simple production of a known absolute quantity of electricity and can therefore serve as a standard for electric charge and as an instrument for the absolute measurement of small charges and currents. This device, combined with the Curie electrometer, has been of great service in research on radioactivity and continues to be in common use.

Les travaux theoriques de Pierre Curie portent principalement sur les lois de symetrie et leurs applications a la Cristallographie et a la Physique. Vivement interesse par la classification des groupes de symetrie, il en fit une etude complete et tres claire, ou il introduisit la notion nouvelle de plans de symetrie rotatoire ou translatoire. L’importance capitale de son oeuvre a ce sujet consiste en cequ’il a etabli la necessite d’une generalisation des lois de symetrie par leur application aux etats de Fespace crees par les agents phy¬ siques. 1 1 a ainsi ete amene a enoncer la loi generale indiquee plus haut, et dont les lois enoncees anterieurement a ce sujet ne sont qiFun cas particulier. En efFet, pour prevoir les phenomenes qui peuvent se produire clans les cristaux, ces lois ne tenaient compte que de la symetrie de la matiere cristallisee. Pierre Curie a montre qu’il fallait de plus tenir compte de la symetrie des agents physiques auxquels est soumise cette matiere. II a etabli en particulier quelle est la symetrie caracteristique qui doit etre attribute a un etat de champ electrique et a un etat de champ magnetique.

Pierre Curie’s theoretical work focused primarily on the laws of symmetry and their applications to crystallography and physics. Deeply interested in the classification of symmetry groups, he conducted a comprehensive and highly lucid study of the subject, in which he introduced the novel concept of planes of rotational or translational symmetry. The paramount importance of his work on this subject lies in the fact that he established the need to generalize the laws of symmetry by applying them to the states of space created by physical agents. He was thus led to formulate the general law mentioned above, of which the laws previously stated on this subject are merely special cases. In fact, to predict the phenomena that can occur in crystals, these laws took into account only the symmetry of the crystallized matter. Pierre Curie demonstrated that one must also take into account the symmetry of the physical agents to which this matter is subjected. In particular, he established the characteristic symmetry that must be attributed to an electric field state and to a magnetic field state.

Pierre Curie s’est constamment servi de ces considerations dans ses recherches experimentales, mais il ne les a publiees qu’apres y avoir longuement reflechi. La decouverte de la piezoelectricity, bien qu’anterieure a cette publication, a ete amenee par des reflexions de cette nature, et c’est apres avoir prevu la possibility d’un tel pbenomene dans des cristaux determines, que les jeunes pbysiciens en aborderent la recherche.

Ainsi que je l’ai signale plus haut, Pierre Curie avait dans les dernieres annees de sa vie entrepris un travail d’ ensemble sur les grandeurs dirigees et la maniere dont elles intervien— nent dans les phenomenes physiques, revenant ainsi a un sujet qui n’avait jamais cesse de le preoccuper.

Pierre Curie consistently drew on these considerations in his experimental research, but he did not publish them until after giving them careful thought. The discovery of piezoelectricity, although prior to this publication, was prompted by reflections of this nature, and it was after having foreseen the possibility of such a phenomenon in certain crystals that the young physicists undertook the research.

As I noted above, in the final years of his life, Pierre Curie had undertaken a comprehensive study of vector quantities and the way they intervene in physical phenomena, thus returning to a subject that had never ceased to occupy his mind.

Dans le meme ordre d’idees, il avait commence un travail theorique, destine a representer les phenomenes elastiques dans les cristaux par les proprietes de reseaux cristallins, aux nceuds desquels il supposait placees des molecules exergant les unes sur les autres des forces et des couples a la fagon d’aimants elementaires. Il etait arrive dans ce sens a des resultats concernant certains systemes parmi les plus reguliers.

Ne considerant pas a priori com me impossible bexistence de corps conducteurs du magnetisme etdu magnetisme libre, il fit un certain nombre d’experiences a la recherche de ce phenomene. Ayant reconnu qu’une sphere chargee de ma¬ gnetisme libre aurait les memes elements de symetrie qu’une sphere remplie duin liquide done de pouvoir rotatoire, il effectua divers essais dans cette direction et dans d’autres. Le resultat ayant ete negatif, le travail ne fut pas publie.

In the same vein, he had begun a theoretical study aimed at representing elastic phenomena in crystals through the properties of crystal lattices, at the nodes of which he posited molecules exerting forces and torques on one another in the manner of elementary magnets. In this regard, he had arrived at results concerning certain systems among the most regular.

Not considering a priori the existence of bodies conducting magnetism and free magnetism to be impossible, he conducted a number of experiments in search of this phenomenon. Having recognized that a sphere charged with free magnetism would have the same elements of symmetry as a sphere filled with a liquid endowed with rotational power, he conducted various tests in this and other directions. Since the result was negative, the work was not published.

11 commenga vers 1896 une etude sur la croissance des cristaux. Cette etude comportait la mesure de la solubilite et de la vitesse d’accroissement des diverses faces d’un cristal. La vitesse d’accroissement etait appreciee par l’augmentation de poids du cristal qui etait suspendu au plateau d’une balance, et se trouvait en contact avec la solution sursaturee par une seule de ses faces, les autres faces etant vernies. La vitesse d’accroissement s’est montree differente pour differentes faces, tandis que la solubilite etait la meme. Alors qu’il s’occupait d’organiser une installation a temperature constante pour ces experiences delicates, Pierre Curie fut arnene a interrompre ce travail pour entreprendre en commun avec moi la recherche des elements radioactifs nouveaux. Le travail ainsi abandonne ne fut jamais publie. Pierre Curie comptait toujours le reprendre et le completer. II voulait aussi se rendre compte a quelle distance s’exercent les actions moleculaires qui determinent la croissance d’un cristal, et pour cela il songeait a recouvrir d’un mince depot d’or la face en contact avec la solution.

II comptait egalement etudier la symetrie de certains cristaux par l’examen des phenomenes d’absorption de la lumiere et de leur variation avec la temperature.

In 1896, he began a study on crystal growth. This study involved measuring the solubility and growth rate of the various faces of a crystal. The growth rate was determined by the increase in weight of the crystal, which was suspended from the pan of a balance and was in contact with the supersaturated solution through only one of its faces, the other faces being sealed. The growth rate proved to be different for different faces, while the solubility was the same. While he was busy setting up a constant-temperature apparatus for these delicate experiments, Pierre Curie was forced to interrupt this work to undertake, together with me, the search for new radioactive elements. The work thus abandoned was never published. Pierre Curie always intended to resume and complete it. He also wanted to determine the range over which the molecular forces determining crystal growth operate, and for this purpose he was considering coating the face in contact with the solution with a thin layer of gold.

He also planned to study the symmetry of certain crystals by examining light absorption phenomena and how they vary with temperature.

Depuis 1892 jusqu’en 1890, Pierre Curie effectua une longue serie de recherches sur les proprietes magnetiques des corps a diverses temperatures, depuis la temperature ambiante jusqu’a t4oo°. Ce travail lui a servi de these de doctorat. Les recherches ont porte sur 20 corps differents; elles etaient faites en vue de preciser les liaisons et les tran¬ sitions qui peuvent exister entre les proprietes des corps diamagnetiques, faiblement magnetiques et ferromagnetiques. Ce travail a presente de grandes difficultes experimentales. Pour connaitre le coefficient d’aimantation il etait necessaire de mesurer des forces de l’ordre de grandeur d’un centieme de milligramme, dans une enceinte ou la tempera¬ ture pouvait atteindre iZpo°. Les resultats obtenus ont uneimportance fondamentale au point de vue des theories du magnetisme et du diamagnetisme. Les lois de variation trouvees etablissent une liaison intime entre le ferromagne¬ tic me et le magnetisme faible, tandis que le diamagnetisme se montre nettement independant. Une loi de variation simple, en raison inverse de la temperature absolue (loi de Curie), est etablie pour le coefficient d’aimantation des corps faiblement magnetiques. Cette loi est aussi une loi limite pour le coefficient d’aimantation des corps ferromagnetiques, quand ceux-ci deviennent faiblement magnetiques aux temperatures elevees. Par une intuition qui parait avoir etc tres heureuse, ainsi que l’indiquent les travaux recents de MM. Lan«evin et Weiss, il assimilait les lois de variation de l’intensite d’aimantation des corps ferromagnetiques et faiblement magnetiques en fonction du champ magnetisant et de la temperature, aux lois suivant lesquelles varie la densite d’un fluide en fonction de la pression et de la tempe¬ rature. Son etude tres complete du fer lui permit de trouver pour cette substance deux points de transformation magnetique en plus de celui anciennement connu.

En relation avec ce travail il chercha a plusieurs reprises s’il existait des corps fortement diamagnetiques, mais ne reussit pas a en trouver.

From 1892 to 1890, Pierre Curie conducted a long series of experiments on the magnetic properties of materials at various temperatures, ranging from room temperature to 400°C. This work formed the basis of his doctoral thesis. The research focused on 20 different materials; it was conducted to clarify the relationships and transitions that may exist between the properties of diamagnetic, weakly magnetic, and ferromagnetic materials. This work presented significant experimental difficulties. To determine the magnetization coefficient, it was necessary to measure forces on the order of one-hundredth of a milligram in a chamber where the temperature could reach 1,000°C. The results obtained are of fundamental importance from the standpoint of the theories of magnetism and diamagnetism. The laws of variation discovered establish a close connection between ferromagnetism and weak magnetism, while diamagnetism proves to be clearly independent. A simple law of variation, inversely proportional to absolute temperature (Curie’s law), is established for the magnetization coefficient of weakly magnetic materials. This law also serves as a limiting law for the magnetization coefficient of ferromagnetic materials when they become weakly magnetic at high temperatures. Through an intuition that appears to have been very felicitous, as indicated by the recent work of Messrs. Lanevin and Weiss, he equated the laws governing the variation of the magnetization intensity of ferromagnetic and weakly magnetic bodies as a function of the magnetizing field and temperature with the laws governing the variation of a fluid’s density as a function of pressure and temperature. His very thorough study of iron enabled him to identify two additional points of magnetic transformation for this substance, in addition to the one previously known.

In connection with this work, he investigated on several occasions whether strongly diamagnetic bodies existed, but was unable to find any.

11 se preoccupait aussi de la nature de la conductibilite elcctrique et de ses relations avec les proprietes dielec triques, surtout dans les corps de pouvoir inducteur specifique eleve, comme 1’eau ou la nitrobenzine, consideres comme intermediaires entre les isolants et les conducteurs. Les corps semi-conducteurs comme les oxydes de fer cristallises, l’hematite, l’oligiste, la magnetite, lui paraissaient egalement interessants a ce point de vue, et il a passe beaucoup de temps en recherches experimentales dans cette direction. N’etant pas satisfait des resultats obtenus, il ne publia pas ce travail.

He was also concerned with the nature of electrical conductivity and its relationship to dielectric properties, particularly in materials with high specific inductance, such as water or nitrobenzene, which were considered to be intermediate between insulators and conductors. Semiconducting materials such as crystalline iron oxides—hematite, olivine, and magnetite—also seemed interesting to him from this perspective, and he spent a great deal of time on experimental research in this area. Unsatisfied with the results obtained, he did not publish this work.

Dans les dernieres annees cle sa vie il s’occupa principalement de recherches sur la radioactivite. Ges recherches, faites generalement en collaboration, ont ete entreprises deux ans apres la decouverte du rayonnement uranique par M. Becquerel. L’oeuvre de Pierre Curie en radioactivite est, comme on le sail, fondamentale. Elle comporte la decouverte d’elements chimiques nouveaux et d’une nouvelle methode d’analyse chimique, comparable a 1’analyse spectrale, et basee sur la radioactivite consideree comme propriete atomique. Cette methode, qui a conduit a la decouverte du radium, est encore actuellement la seule dont puissent se servir les savants qui poursuivent l’etude des constituants des matieres et des mineraux radioactifs. La decouverte du ra¬ dium a provoque un mouvement scientifique considerable, et la radioactivite constitue aujourd’hui une branche importante des sciences physico-chimiques.

In the final years of his life, he devoted himself primarily to research on radioactivity. This research, generally conducted in collaboration with others, was undertaken two years after the discovery of uranium radiation by Mr. Becquerel. Pierre Curie’s work on radioactivity is, as is well known, fundamental. It includes the discovery of new chemical elements and a new method of chemical analysis, comparable to spectral analysis, and based on radioactivity considered as an atomic property. This method, which led to the discovery of radium, is still today the only one available to scientists pursuing the study of the constituents of radioactive materials and minerals. The discovery of radium sparked a significant scientific movement, and radioactivity now constitutes an important branch of physical and chemical sciences.

Dans ce domaine le nom de Pierre Curie est encore atta¬ che a divers travaux importants. Je dois citer d’abord la decouverte de la radioactivite induite et celle du degagement de chaleur considerable auquel donne lieu le radium; ces deux phenomenes ont une importance capitale, et l ordre de grandeur du debit de chaleur constitue un des arguments les plus solides en faveur de la theorie de la transmutation des elements radioactifs, qui est actuellement adoptee en radioactivite. On lui doit egalement des resultats importants en ce qui concerne la composition du rayonnement des corps radioactifs, — la decouverte du transport de charges nega¬ tives par certains rayons du radium et par les rayons secondaires des rayons Roentgen, — une etude approfondie des lois de revolution de la radioactivite induite dans le cas du radium et de la cons tan te du temps de Y emanation du ra¬ dium, — la decouverte de la conductibilite provoquee dans les liquides isolants par les rayons du radium, — divers travaux sur l’emanation du radium consideree comme jmz radioactif, — des recherches sur la radioactivite des eaux ininerales, — la premiere mesure du debit de chaleur du au radium.

In this field, Pierre Curie’s name is still associated with various important works. I must first mention the discovery of induced radioactivity and that of the considerable heat released by radium; these two phenomena are of paramount importance, and the order of magnitude of the heat output constitutes one of the strongest arguments in favor of the theory of the transmutation of radioactive elements, which is currently accepted in radioactivity. We also owe him important results concerning the composition of the radiation from radioactive bodies, — the discovery of the transport of negative charges by certain radium rays and by the secondary rays of X-rays, — an in-depth study of the laws governing induced radioactivity in the case of radium and the time constant of radium emanation, — the discovery of conductivity induced in insulating liquids by radium rays, — various studies on the emanation of radium, considered to be radioactive, — research on the radioactivity of mineral waters, — the first measurement of the heat flux due to radium.

11 ne serait guere utile d’enumerer les nombreux projets de travail cjui se presentaient a lui dans cette nouvelle voie, car revolution rapide de la question amenait souvent des modifications a ces projets.

It would be of little use to list the many work projects that presented themselves to him in this new direction, since the rapid evolution of the situation often led to changes in those projects.

Pierre Curie consacra une grande q>artie de son temps a 1’etude et a la construction d’appareils nouveaux. II y avail la une forme d’activite directe et pratique a laquelle il se livrait avec un veritable plaisir, et ou il a fait souvent preuve de l’originalite de son esprit. Il ne cessait de perfectionner et d’ameliorer les appareils une fois construits, et il a d’ailleurs imagine beaucoup plus de modeles qu’il n’a pu en laire construire. On trouvera a la fin de ce Volume des indications sur les plus importants de ces appareils; pour beaucoup d’entre eux on ne disposait d’aucune publication scientifique, mais seulement de notices explicatives fournies par lui aux constructeurs. Plusieurs appareils Curie sont devenus d’usage courant dans les laboratoires , malgre le peu de souci que leur auteur a pris de les repandre. On peut signaler, en par¬ ticular, l’electrometre et le quartz piezoelectrique dont il a ete question plus baut, ainsi que la balance de precision aperiodique et rapide qui rend les plus grands services. Cette balance est particulierement precieuse pour des travaux qui, comme la determination du poids atomique du radium, comportent la pesee de substances avides d eau. Son ernploi permet d’accroitre, dans une large mesure, la precision de tons les travaux qui exigent des pesees de ce genre; toute variation de poids rapide est vue et appreciee directement.

Pierre Curie devoted a large part of his time to the study and construction of new instruments. In this, he found a form of direct, practical activity that he undertook with genuine pleasure, and in which he often demonstrated the originality of his mind. He never ceased to refine and improve the instruments once they were built, and indeed he conceived many more models than he was able to have built. At the end of this volume, one will find descriptions of the most important of these instruments; for many of them, no scientific publication was available, but only explanatory notes provided by him to the manufacturers. Several of Curie’s instruments have become standard equipment in laboratories, despite the little effort their inventor made to promote them. Of particular note are the electrometer and the piezoelectric quartz mentioned earlier, as well as the rapid, aperiodic precision balance, which is of great service. This balance is particularly valuable for work that, like the determination of the atomic weight of radium, involves the weighing of hygroscopic substances. Its use makes it possible to greatly increase the precision of all work requiring such weighings; any rapid variation in weight is immediately observed and assessed.

A propos de chaque appareil, Pierre Curie faisait une discussion detaillee tbeorique et pratique des meilleures conditions de fonctionnement. C est ainsi que 1 etude si complete qu’il a publiee sur les mouvements amortis a fait partie des travaux accompagnant la construction cle ses ins¬ truments. Au laboratoire il se trouvait entoure d’appareils imagines et construits par lui , et dont le fonctionnement n’avait pas pour lui de secrets.

For each apparatus, Pierre Curie conducted a detailed theoretical and practical analysis of the optimal operating conditions. Thus, a study so comprehensive that he published it on damped motions became part of the work accompanying the construction of his instruments. In the laboratory, he was surrounded by apparatus he had designed and built himself, and whose operation held no secrets for him.

Les dernieres annees de la vie de Pierre Curie, consacrees aux recherches sur la radioactivite et a des travaux theoriques du plus haut interet au point de vue de la Physique generate, ont ete tres fecondes. Ses facultes intellectuelles etaient en plein developpement, ainsi que son habilete experimentale. II croyait pouvoir esperer que dans peu d’annees il aurait enfin le laboratoire qu’il avait toujours desire, alin de creer autour de lui un cercle de collaborateurs capables de partager son ardeur au travail. Certes, il avait le pouvoir d’exercer une influence profonde, non seulement par la puis¬ sance de son esprit , mais aussi par sa hauteur morale et par le charme infini qui emanait de lui et auquel il etait difficile de rester insensible. Une nouvelle epoque de sa vie allait s’ouvrir; elle devait etre, avec des moyens d’action plus puissants, le prolongement naturel d’une carriere scientifique admirable. Le sort n’a pas voulu qu’il en fut ainsi, et nous soinmes contraints de nous incliner devant sa decision in¬ comprehensible.

Mme Pierre Curie.

The final years of Pierre Curie’s life, devoted to research on radioactivity and to theoretical work of the highest interest from the standpoint of general physics, were extremely productive. His intellectual faculties were in full bloom, as were his experimental skills. He believed he could hope that within a few years he would finally have the laboratory he had always desired, as well as create around him a circle of collaborators capable of sharing his enthusiasm for work. Certainly, he had the power to exert a profound influence, not only through the strength of his mind, but also through his moral stature and the infinite charm that emanated from him, to which it was difficult to remain indifferent. A new chapter of his life was about to begin; it was to be, with more powerful means of action, the natural continuation of an admirable scientific career. Fate decreed otherwise, and we are compelled to bow to his incomprehensible decision.

Madame Pierre Curie.