Le musée Curie est situé au cœur du « campus Curie » dans le quartier du Val-de-Grâce du 5e arrondissement de Paris, à deux pas du Panthéon où reposent Pierre et Marie Curie depuis 1995. Constitué d’un espace d’exposition permanente et d’un centre d’archives, il propose au public de découvrir l’histoire de la découverte de la radioactivité et de ses premières applications médicales avec la radiothérapie. Ce musée, lieu de mémoire et de connaissances sur l’histoire des sciences, occupe le « pavillon Curie », bâti par l'architecte Henri-Paul Nénot (1853-1934) et géré par le CNRS et l'Institut Curie, qui occupe aussi les pavillons voisins « Pasteur » et « des Sources ».
À partir de mars 2023, il est question que ce dernier soit démoli pour faire place à un bâtiment plus moderne et plus volumineux de l'hôpital Curie. Après plusieurs mois de polémique et à la suite d'une mobilisation de défenseurs du patrimoine, il est finalement décidé en avril 2024 de maintenir le bâtiment à son emplacement actuel et de l'intégrer au sein d'un futur édifice.
L'Institut du radium est inauguré en juillet 1914, à la veille de la Première Guerre mondiale. Il comprend deux bâtiments face à face. D'un côté, le pavillon Pasteur, que dirige son ami, le professeur Claudius Regaud et qui abrite un laboratoire de recherches biologiques sur les applications médicales des rayons, sous la tutelle de l'Institut Pasteur, de l’autre, le pavillon Curie, que dirige Marie Curie et qui abrite son laboratoire, spécialisé dans l’étude chimique et physique des rayonnements, et placé sous la tutelle de l'Université de Paris.
Aujourd'hui, le bureau de Marie Curie et son laboratoire de chimie personnel sont conservés. Ils constituent le cœur historique du musée au sein de l’Institut Curie.
En 1934 dans ce même laboratoire, Frédéric et Irène Joliot-Curie découvrent la radioactivité dite artificielle pour laquelle ils reçoivent l'année suivante le prix Nobel de chimie. Après la mort de Frédéric Joliot en 1958, les directeurs du laboratoire Curie ont souhaité conserver tel quel le bureau directorial ; bureau qui fut occupé successivement par Marie Curie (1914 à 1934), André Debierne (1935 à 1945), Irène Joliot-Curie (1945 à 1956), et enfin par Frédéric Joliot.
Les archives et les instruments du laboratoire Curie ont été préservés et classés. La collection d'objets, de documents et d'archives de Marie Curie, d'André Debierne, d'Irène et de Frédéric Joliot-Curie a pu être enrichie grâce aux dons de la famille et à l'action de l'Association Curie et Joliot-Curie. Les collections du musée concernent l’histoire de la radioactivité et de ses premières applications médicales. Le centre d’archives conserve de nombreux documents sur la famille Curie et Joliot-Curie, ainsi que sur leurs collaborateurs. Le musée Curie conserve également une collection d’instruments scientifiques utilisés à l’Institut du radium entre 1910 et 1960 ainsi que des objets insolites qui illustrent les multiples usages de la radioactivité au début du XXe siècle.
Le musée Curie s'est constitué progressivement : différents évènements ont confirmé puis affirmé le caractère public du laboratoire de Marie Curie jusqu'à lui donner un statut de musée.
Le musée Curie est une unité mixte de service CNRS/Institut Curie. Ces locaux font partie de l'institut Curie. Il se situe dans le « Campus Curie », qui abrite également l’Institut de biologie physico-chimique, l’École nationale supérieure de chimie de Paris, les instituts « Henri-Poincaré », Géographique et Océanographique, la Fondation Sciences Mathématiques de Paris, la Société mathématique de France et la Société de mathématiques appliquées et industrielles, soit une importante concentration de centres de recherches en sciences exactes. Ce campus est desservi par la ligne B du RER (station Gare du Luxembourg), la ligne 7 du métro de Paris (station Monge) et par la ligne d'autobus 24 (station Musée et Institut Curie).
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