L'invention du réacteur nucléaire a été l'un des moments décisifs du XXe siècle. L'aube de l'ère atomique a peut-être été marquée par la détonation de la première arme nucléaire, mais les graines de ce moment et des énormes changements sociopolitiques qui ont suivi ont été semées des années auparavant par des scientifiques comme Enrico Fermi.

En effet, Fermi, un physicien italien qui travaillait alors en Amérique en tant que figure clé du projet Manhattan, a fait une percée décisive en 1942, en produisant la première réaction nucléaire en chaîne de fabrication humaine sur un court de squash de l'université de Chicago. Le réacteur de Fermi a été le test crucial qui a permis l'avancement du projet Manhattan, menant au test Trinity (la première détonation d'une arme nucléaire).au Nouveau-Mexique) trois ans plus tard et, bien sûr, les bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki qui ont mis fin à la Seconde Guerre mondiale.

Un jeune prodige

Né à Rome en 1901, Enrico Fermi s'intéresse à la physique et aux mathématiques dès son adolescence, lorsqu'il trouve un vieux tome de 900 pages qui présente les mathématiques, la mécanique classique, l'astronomie, l'optique et l'acoustique telles qu'elles étaient comprises à l'époque de sa publication en 1840.Amidei décrit Fermi comme "un prodige, du moins en ce qui concerne la géométrie" et prend sur lui de cultiver l'intellect de Fermi, en lui offrant un mentorat et de nombreux livres.

Le jeune Enrico Fermi en 1917

Crédit image : G. Cerri, Public domain, via Wikimedia Commons

Les attentes d'Amidei se réalisent rapidement. Fermi obtient son diplôme de fin d'études secondaires en juillet 1918, après avoir sauté la troisième année, et obtient une bourse de la Scuola Normale Superiore de Pise. Après avoir obtenu sa laurea (diplôme de docteur) à l'âge exceptionnellement jeune de 20 ans, Fermi se lance dans une formidable carrière universitaire. En 1926, il découvre les lois statistiques (aujourd'hui connues sous le nom de "lois de Fermi").Un an plus tard, il est élu professeur de physique théorique à l'université de Rome.

À la fin de son mandat à Rome, son étude révolutionnaire du noyau atomique avait donné lieu à un certain nombre de percées importantes, notamment sa proposition de 1934 selon laquelle les neutrons (qui avaient été découverts par James Chadwick deux ans plus tôt) pouvaient être utilisés pour fendre les atomes. En 1938, Fermi, qui n'avait encore que 37 ans, recevait le prix Nobel de physique pour ses "démonstrations de l'existence de nouveaux noyaux radioactifs".éléments produits par irradiation neutronique, et pour sa découverte connexe de réactions nucléaires provoquées par des neutrons lents".

Fuir l'Italie fasciste

Recevoir un prix Nobel est un moment assez important dans la vie de n'importe qui, mais il a pris une signification particulière dans l'histoire d'Enrico Fermi. Lorsqu'il a reçu le prix en 1938, à l'aube de la Seconde Guerre mondiale, le régime de Benito Mussolini limitait les déplacements des Italiens dont les travaux étaient jugés vitaux pour la sécurité nationale. Mais la distinction de Fermi était suffisamment importante pour qu'il soit autorisé à se rendre en Italie.Suède pour recevoir son prix.

Après avoir été membre du parti fasciste, Fermi avait été désenchanté en 1938 et critiquait vivement les réformes raciales introduites cette année-là. D'une part, sa femme, Laura, était juive et risquait d'être persécutée. Ayant eu la possibilité de se rendre en Suède, il a emmené Laura et leurs deux enfants. Ils ne sont jamais revenus.

Benito Mussolini, le leader du royaume fasciste d'Italie

Crédit image : Auteur inconnu, Domaine public, via Wikimedia Commons

Après avoir reçu son prix Nobel à Stockholm, en Suède, Fermi et sa famille se rendent à New York où on lui propose immédiatement des postes dans cinq universités. Il accepte un poste à Columbia et poursuit son étude des neutrons. Mais c'est une période chargée pour tous ceux qui travaillent dans le domaine de la physique atomique. À peine le temps de s'installer dans sa nouvelle vie, le travail de Fermi est ébranlé par des nouvelles en provenance d'Allemagne. Au début de l'année 2009, Fermi a reçu le prix Nobel.1939 Otto Hahn et Fritz Strassmann détectent l'élément baryum après avoir bombardé de l'uranium avec des neutrons, un résultat qui signale la possibilité de la fission nucléaire.

Dans une certaine mesure, la découverte a embarrassé Fermi, qui avait écarté la possibilité de la fission trois ans auparavant, mais il a rapidement reconnu l'importance de la découverte et ses énormes implications. Propulsé par la réalisation potentielle d'une réaction nucléaire en chaîne contrôlée, il a commencé à travailler sur une série d'expériences qui mèneraient à la création du premier réacteur nucléaire.

Fermi n'a pas tardé non plus à reconnaître l'application militaire potentielle de la découverte des chimistes allemands et a exprimé ses préoccupations lors d'une conférence au département de la marine le 18 mars 1939. Quelques mois plus tard, il a cosigné (avec Albert Einstein, Edward Teller et Eugene Wigner) une lettre écrite par le physicien Leo Szilard et adressée au président Franklin D. Roosevelt. La lettre mettait en garde contre les risques suivantsL'Allemagne pourrait développer des bombes atomiques et a suggéré que les États-Unis devraient lancer leur propre programme nucléaire.

L'architecte de l'ère nucléaire

En février 1940, la marine américaine accorde à l'université de Columbia un financement de 6 000 dollars, que Fermi et Szilard dépensent en grande partie pour acheter du graphite en vue de la construction d'un réacteur qui, espèrent-ils, pourrait vérifier les travaux de Hahn et Strassmann.

Ernest O. Lawrence, Fermi (au milieu) et Isidor Isaac Rabi.

Crédit image : National Archives at College Park, Public domain, via Wikimedia Commons

Deux années d'expériences s'ensuivirent, entraînant des dépenses de plus de 6 000 dollars et la construction de nombreuses "piles atomiques", mais ce n'est qu'avec la création de la pile Chicago-1 à Stagg Field, un terrain de football américain largement inutilisé dans la banlieue de Chicago, que Fermi parvint enfin à une réaction nucléaire en chaîne.

Fermi et son équipe ont choisi cet emplacement - un espace sous les tribunes du Stagg Field qui n'était utilisé qu'occasionnellement comme terrain de squash et de handball - parce que, contrairement à la plupart des propriétés universitaires, il se trouvait à la périphérie de Chicago. Ils tenaient à éviter le risque de construire un réacteur opérationnel dans une zone habitée.

Fermi a supervisé la construction d'un réacteur composé d'uranium et d'oxyde d'uranium dans un réseau cubique noyé dans du graphite. Cette construction a été enfermée dans un ballon cubique de 25 pieds de côté afin que l'air à l'intérieur puisse être remplacé par du dioxyde de carbone. Compte tenu de l'ampleur du projet, il s'agissait d'un travail de construction assez improvisé réalisé avec l'aide de 30 lycéens qui avaient abandonné leurs études.étaient désireux de gagner un peu d'argent avant d'être appelés dans l'armée.

Le moment critique arrive le 2 décembre 1942. Ce matin-là, l'expérience se déroule comme à l'accoutumée : les barres de contrôle sont retirées de la pile une à une, et le compteur Geiger donne des résultats encourageants... Jusqu'à ce que l'expérience soit brusquement interrompue : la barre de contrôle automatique s'est remise en place parce que son seuil de déclenchement est trop bas. À la veille d'une percée historique, Fermi décide de demander une conférence de presse.pause déjeuner.

L'expérience a repris après le déjeuner et les progrès encourageants du matin ont été rapidement vérifiés ; le réacteur de Fermi a atteint la criticité et l'histoire a été changée à jamais. L'équipe a ouvert une bouteille de Chianti et a porté un toast à leur percée avec des gobelets en papier.

Le chef du projet spécial, Arthur Compton, a été enregistré en train de notifier James B. Conant, président du Comité de recherche de la défense nationale :

Compton : Le navigateur italien a débarqué dans le Nouveau Monde.

Conant : Comment étaient les indigènes ?

Compton : très sympathique