Paul Ulrich Villard nasceu em 28 de setembro de 1860 em Saint-Germain-au-Mont-d'Or, nos arredores de Lyon, numa França que vivia a efervescência científica característica da segunda metade do século XIX. Formado na prestigiosa École Normale Supérieure em 1881, uma das mais rigorosas instituições de ensino superior do país, Villard iniciou sua carreira lecionando em liceus em diferentes cidades, trajetória comum entre os egressos daquela escola que não seguiam imediatamente uma carreira de pesquisa. Após passagens por diversas cidades, encerrou sua fase docente num liceu em Montpellier antes de se fixar definitivamente em um cargo de laboratório na própria École Normale Supérieure, na rua d'Ulm, em Paris — posição que manteria até a aposentadoria.
Nos primeiros anos de sua carreira científica, entre 1888 e 1896, Villard concentrou-se no estudo de compostos sob alta pressão, área que rendia resultados interessantes mas sem o caráter revolucionário que definiria seu legado. Foi nessa fase que ele realizou uma contribuição que hoje ocupa um espaço curioso na história da química: a descoberta do hidrato de argônio, composto formado pelo gás nobre argônio em condições de alta pressão e baixa temperatura. Era uma descoberta tecnicamente refinada, demonstrando a capacidade de Villard para experimentos meticulosos e rigorosos.
O momento que transformaria Villard de um pesquisador competente em uma das figuras mais importantes da física do século XX chegou em 1900, quando ele investigava a radiação emitida por sais de rádio. Marie Curie havia isolado o rádio em 1898, e o estudo das substâncias radioativas estava em plena efervescência nos laboratórios europeus. Villard, trabalhando no departamento de química da École Normale Supérieure, submeteu a radiação dos sais de rádio a um experimento elegante: deixou que ela escapasse de uma abertura estreita em um recipiente blindado e atravessasse uma fina camada de chumbo, material que era sabidamente capaz de bloquear os chamados raios alfa.
O que Villard observou foi que mesmo após a camada de chumbo, ainda havia radiação detectável na placa fotográfica posicionada do outro lado. Analisando cuidadosamente essa radiação remanescente, ele identificou dois componentes distintos: um era desviado por um campo magnético, comportamento idêntico ao dos raios beta já identificados por Ernest Rutherford em 1899; o outro, no entanto, não se desviava nem um pouco diante do campo magnético. Esse segundo componente era penetrante de uma maneira que não tinha precedente conhecido, atravessando materiais que bloqueavam completamente as outras formas de radiação.
Villard havia descoberto o que hoje chamamos de radiação gama, o tipo mais energético e penetrante das três formas clássicas de radiação nuclear. A descoberta foi publicada naquele mesmo ano, mas Villard, com a modéstia que segundo os registros históricos era traço marcante de seu caráter, não propôs nenhum nome específico para o fenômeno que havia identificado. Coube a Rutherford, em 1903, dar o nome de raios gama à nova radiação, seguindo a mesma lógica que havia usado para batizar os raios alfa e beta: as letras gregas ordenavam os fenômenos segundo seu poder de penetração crescente.
A importância da descoberta de Villard foi compreendida gradualmente. Os raios gama são hoje essenciais em campos que vão da medicina à física nuclear: são usados na radioterapia contra o câncer, no diagnóstico de imagem, na esterilização de instrumentos médicos, na datação por carbono radioativo e na compreensão dos processos que ocorrem nas estrelas e nos reatores nucleares. Toda vez que um paciente é submetido a um tratamento de radioterapia, a descoberta feita naquele laboratório parisiense em 1900 está em ação.
Após essa descoberta capital, Villard dedicou-se a um problema de importância prática crescente: aperfeiçoar os métodos de dosimetria de radiação. Nos primeiros anos da era radioativa, a medição da dose de radiação à qual um experimentador estava exposto era feita de maneira rudimentar e perigosa — tipicamente avaliando a qualidade da imagem da própria mão do pesquisador produzida numa chapa fotográfica, o que implicava exposição regular e desnecessária. Em 1908, Villard foi pioneiro no uso de uma câmara de ionização para a dosimetria de radiação ionizante, um método muito mais preciso e seguro. Definiu também uma unidade de kerma que mais tarde seria renomeada como röntgen, em homenagem a Wilhelm Röntgen, descobridor dos raios X.
Em 1908, Villard foi eleito membro da Academia de Ciências da França, reconhecimento tardio mas merecido de sua contribuição à física. Aposentou-se do laboratório da École Normale Supérieure após décadas de serviço e morreu em 13 de janeiro de 1934 em Bayonne, aos 73 anos. Sua vida foi a de um cientista que trabalhava com método, paciência e sem o impulso para a autopromoção que caracterizava alguns de seus contemporâneos mais célebres. A ironia de seu legado é que seu nome ficou menos famoso do que a descoberta que fez: a maioria das pessoas conhece os raios gama, mas pouquíssimas sabem que foi Paul Ulrich Villard quem os encontrou pela primeira vez.
