Fermi et la première pile atomique

Le récit

Le garçon de Rome

Enrico Fermi naquit à Rome en 1901 et montra dès son enfance un talent extraordinaire pour les mathématiques et la physique. À dix-sept ans, il remporta un concours pour entrer à l’École normale de Pise et obtint son diplôme à un peu plus de vingt ans. À vingt-cinq ans seulement, il devint professeur de physique à l’université de Rome où, dans le vieil institut de la via Panisperna, il réunit un groupe de jeunes chercheurs très brillants, que ses amis appelèrent « les garçons de la via Panisperna » : Edoardo Amaldi, Emilio Segrè, Franco Rasetti, Ettore Majorana et d’autres. Fermi, surnommé « le Pape » parce qu’il semblait ne jamais se tromper, était un maître qui expliquait chaque problème avec des mots simples.

En 1934, Fermi et son groupe découvrirent une chose importante : en bombardant des atomes avec des neutrons, des particules sans charge électrique, on pouvait obtenir de nouveaux éléments radioactifs. Ils remarquèrent aussi que le phénomène devenait beaucoup plus fort si les neutrons passaient d’abord par de la paraffine ou de l’eau, qui les ralentissait. Pour ces études, Fermi reçut le prix Nobel de physique en 1938.

La fuite hors d’Italie

En 1938, le régime fasciste approuva les lois raciales. La femme de Fermi, Laura, était juive, et la famille courait donc des risques. Quand Fermi alla à Stockholm recevoir le Nobel, il ne revint plus en Italie : de la Suède, il embarqua avec sa femme et ses deux enfants pour les États-Unis, où il obtint un poste à l’université Columbia de New York. Beaucoup de scientifiques européens, en fuyant les persécutions, se retrouvèrent en Amérique, et leur travail fut très important.

La découverte de la fission

À la fin de 1938, deux chimistes allemands, Otto Hahn et Fritz Strassmann, découvrirent qu’en bombardant l’uranium avec des neutrons, l’atome se brisait en deux morceaux plus petits, en libérant une grande quantité d’énergie. Le phénomène fut expliqué par la physicienne autrichienne Lise Meitner et son neveu Otto Frisch, et fut appelé fission nucléaire. Les scientifiques comprirent tout de suite que la fission pouvait donner une réaction en chaîne : les neutrons libérés par un atome pourraient en briser d’autres, et ainsi de suite, libérant une énorme énergie.

C’était le début de la Seconde Guerre mondiale. Les scientifiques craignaient que l’Allemagne nazie puisse construire une bombe atomique. En août 1939, le physicien hongrois Leo Szilárd et Albert Einstein écrivirent au président américain Roosevelt pour l’avertir. Ainsi, les États-Unis décidèrent de lancer un grand programme secret, qui deviendrait le projet Manhattan.

Sous le stade de Chicago

Pour construire une bombe, il fallait d’abord démontrer qu’une réaction en chaîne pouvait être contrôlée. Fermi, qui avait rejoint l’université de Chicago, dirigea une équipe qui construisit une « pile atomique », c’est-à-dire un réacteur, dans un lieu très étrange : un ancien terrain de squash sous les tribunes du stade de l’université. La pile était une grande masse de blocs de graphite, une forme de carbone qui ralentit les neutrons, avec des morceaux d’uranium à l’intérieur. Pour la contrôler, il y avait des barres de cadmium, un métal qui absorbe les neutrons : en les retirant, la réaction démarrait ; en les remettant, elle s’arrêtait. Fermi et ses collaborateurs construisirent la pile couche après couche, pendant des semaines, et mesurèrent tout avec grand soin.

Le 2 décembre 1942, l’équipe, en silence, se réunit pour l’expérience. Fermi fit retirer les barres, peu à peu, en vérifiant avec la règle à calcul comment augmentait le nombre de neutrons. À trois heures vingt-cinq de l’après-midi, la réaction en chaîne s’entretint d’elle-même : la pile fonctionnait ! Fermi la laissa tourner quelques minutes (environ une demi-heure en tout depuis le démarrage), puis l’arrêta. C’était la première fois que l’homme contrôlait l’énergie de l’atome. Pour fêter ça, les physiciens burent du vin rouge dans des gobelets en carton, et l’un d’eux téléphona à un responsable du projet : « Le navigateur italien a débarqué dans le Nouveau Monde. » « Comment sont les indigènes ? », demanda l’autre. « Très amicaux. »

Après l’expérience

Le travail de Fermi servit à construire à Los Alamos, dans le désert du Nouveau-Mexique, la première bombe atomique, testée le 16 juillet 1945 et utilisée les 6 et 9 août 1945 contre deux villes japonaises. Fermi, qui participa au projet, fut après la guerre l’un des premiers à rappeler les risques des armes nucléaires. Il mourut à Chicago en 1954, à cinquante-trois ans.