Cienciaes.com : Enrico Fermi et l’énergie nucléaire.

Amour, haine, indifférence… ce sont les forces essentielles de la nature, bien que dans les livres de physique elles soient nommées attraction, répulsion ou neutralité. Quel que soit le nom par lequel ils sont identifiés, la vérité est que la nature se déplace grâce à eux, même dans ses plus petites composantes.

Avant qu’Enrico Fermi, notre protagoniste d’aujourd’hui, ne décide d’étudier les phénomènes qui se produisent à l’intérieur des atomes, beaucoup d’autres avaient tenté leur chance. Lord Rutherford avait expérimenté la haine, son expérience la plus célèbre : elle consistait à lancer des particules alpha, avec une charge électrique positive, d’abord contre une feuille de mica puis d’or. Il a découvert que certaines de ces particules rebondissaient sur un objet dense, également chargé positivement car des charges électriques de même signe manifestent une antipathie qui se traduit par une répulsion. Cette expérience a servi à démontrer l’existence du noyau atomique.

Après la découverte de Rutherford, les laboratoires de physique se sont habitués à bombarder les atomes avec des particules alpha et à observer ce qui s’est passé. Ils ont vérifié que cette haine récalcitrante que les particules de même signe ont les unes pour les autres était une barrière que, malgré tout, certains ont réussi à surmonter. Rutherford lui-même a découvert que certaines particules, lorsqu’elles entrent en collision avec suffisamment d’énergie contre le noyau d’un atome, parviennent à surmonter leur répulsion mutuelle et à s’y attacher. Ainsi, au-delà de la haine que professent les objets dotés d’une charge électrique de même signe, lorsque la proximité entre particule et noyau dépasse une certaine valeur, apparaît un autre sentiment d’attraction nucléaire qui ne fonctionne qu’à courte distance et permet de dépasser leurs différences.

Bien sûr, tout a un prix. Le noyau engraissé artificiellement après l’union souffre généralement d’indigestion qui le conduit à se transformer en un élément chimique différent de l’original. Avec ces jeux, la chimère de la transmutation de la matière était atteinte. Ils l’ont démontré en 1933 Juliot et Irene Curíe (fille de Madame Curíe) en bombardant des atomes de bore, de magnésium et d’aluminium avec des particules alpha et en les convertissant en azote, silicium et phosphore.

Enrico Fermi, a opté pour l’indifférence. Comme Rutherford, il a bombardé des substances mais au lieu d’utiliser des particules chargées électriquement, il a opté pour des balles non chargées : les neutrons. Rien de tel que l’indifférence pour passer inaperçu, et les neutrons, sans charge, pourraient traverser l’enveloppe extérieure des électrons et s’approcher du noyau atomique sans éveiller les soupçons. Dans ses expériences, Fermi a découvert que les neutrons réussissaient à pénétrer dans les noyaux des atomes mais que leur incorporation ne passait pas inaperçue. Certains noyaux ont réagi en émettant des particules radioactives de types très différents.

Pour ces expériences, Fermi reçut le prix Nobel de physique en 1938. Mais, contrairement à ce qui arrive habituellement aux lauréats, le plus intéressant de ses travaux de recherche restait à venir.

Fermi avait bombardé l’élément le plus lourd connu jusqu’alors, l’uranium, avec des neutrons. À la suite du bombardement, différentes substances radioactives ont été créées que le chercheur et ses collègues n’avaient pas été en mesure d’identifier. Malgré tout, dans son discours d’acceptation du prix Nobel, il a déclaré qu’il devait s’agir de nouveaux éléments plus lourds que l’uranium, leur attribuant même des noms tels que l’ausénium et l’hesperium. Mais parmi les produits du bombardement, il y avait autre chose qui serait révélé en 1939 grâce aux travaux des chercheurs allemands Otto Hahn et Lise Meitner.

Hahn et Meitner ont étudié les éléments obtenus lors des expériences de Fermi et ont découvert qu’il existait des éléments beaucoup plus légers que l’uranium, des substances qui ne pouvaient être produites que grâce à un processus que personne n’avait soupçonné : la fission nucléaire. Après avoir attrapé un neutron, certains atomes d’uranium éclataient et se brisaient en morceaux beaucoup plus petits, libérant plusieurs neutrons et une grande quantité d’énergie.

L’histoire de cette découverte n’est pas sans controverse, Hahn a reçu le prix Nobel de chimie en 1944, tandis que Lisa Meitner, qui a dû fuir l’Allemagne en raison de son statut juif, en a été privée. Hahn et Meitner, qui avaient travaillé en équipe pendant des années, ont été séparés en raison de l’intolérance, du fanatisme et des préjugés de l’époque. La fuite de Meitner au moment crucial de l’enquête les a forcés tous les deux à publier la découverte dans des journaux séparés, Hahn l’a d’abord publiée en Allemagne et n’a pas pu répertorier Lisa comme auteur par crainte de représailles nazies et Meitner l’a fait pendant plusieurs semaines plus tard dans Nature . Après que chacun d’eux ait suivi sa carrière séparément, Hahn a remporté les honneurs et la contribution de Meitner a été oubliée, un autre exemple de la puissance des forces qui régissent l’Univers : la haine, l’amour et l’indifférence.

Écoutez la biographie d’Enrico Fermi.