Le physicien Enrico Fermi produit la première réaction nucléaire en chaîne

Le physicien Enrico Fermi produit la première réaction nucléaire en chaîne

Enrico Fermi, le physicien italien, lauréat du prix Nobel, dirige et contrôle la première réaction nucléaire en chaîne dans son laboratoire sous les gradins de Stagg Field à l'Université de Chicago, inaugurant l'ère nucléaire. Une fois l'expérience terminée avec succès, un message codé a été transmis au président Roosevelt : « Le navigateur italien a débarqué dans le nouveau monde.

À la suite de la découverte du neutron par Sir James Chadwick en Angleterre et de la production de radioactivité artificielle par les Curies, Fermi, professeur à temps plein de physique à l'Université de Florence, a concentré ses travaux sur la production de radioactivité en manipulant la vitesse des neutrons dérivés du béryllium radioactif. . D'autres expérimentations similaires avec d'autres éléments, dont l'uranium 92, ont produit de nouvelles substances radioactives ; Les collègues de Fermi pensaient qu'il avait créé un nouvel élément « transuranien » avec un numéro atomique de 93, le résultat de l'uranium 92 capturant un neurone sous bombardement, augmentant ainsi son poids atomique. Fermi est resté sceptique quant à sa découverte, malgré l'enthousiasme de ses collègues physiciens. Il est devenu croyant en 1938, lorsqu'il a reçu le prix Nobel de physique pour « son identification de nouveaux éléments radioactifs ». Bien que les déplacements aient été restreints pour les hommes dont le travail était jugé vital pour la sécurité nationale, Fermi a été autorisé à quitter l'Italie et à se rendre en Suède pour recevoir son prix. Lui et sa femme, Laura, qui était juive, ne sont jamais revenus ; à la fois craint et méprisé le régime fasciste de Mussolini.

Fermi a immigré à New York City—Columbia University, en particulier, où il a recréé plusieurs de ses expériences avec Niels Bohr, le physicien d'origine danoise, qui a suggéré la possibilité d'une réaction nucléaire en chaîne. Fermi et d'autres ont vu les applications militaires possibles d'une telle puissance explosive et ont rapidement rédigé une lettre avertissant le président Roosevelt des dangers d'une bombe atomique allemande. La lettre fut signée et remise au président par Albert Einstein le 11 octobre 1939. Le projet Manhattan, le programme américain pour créer sa propre bombe atomique, en fut le résultat.

Il appartenait à Fermi de produire la première réaction nucléaire en chaîne, sans laquelle une telle bombe était impossible. Il a créé un laboratoire truqué par un jury avec l'équipement nécessaire, qu'il a appelé une «pile atomique», dans un court de squash au sous-sol de Stagg Field à l'Université de Chicago. Sous le regard de collègues et d'autres physiciens, Fermi a produit la première réaction nucléaire en chaîne autonome et le « nouveau monde » de l'énergie nucléaire est né.

LIRE LA SUITE : Histoire de la bombe atomique


Le physicien Enrico Fermi produit la première réaction nucléaire en chaîne - HISTOIRE

Fermi crée une réaction nucléaire contrôlée
1942

Photo de Bortzells Esselte, avec l'aimable autorisation des archives visuelles AIP Emilio Segre.

Enrico Fermi (1901-1954) a quitté l'Italie en 1938 pour recevoir le prix Nobel de physique en Suède. Il n'est jamais revenu. Lui et sa femme ont déménagé aux États-Unis pour échapper au fascisme et à l'antisémitisme croissants en Italie.

Fermi, entre autres, s'est rendu compte que la fission nucléaire s'accompagnait de la libération de quantités colossales d'énergie provenant de la conversion de la masse en énergie (selon l'équation masse-énergie d'Einstein E=mc 2 ). Lorsque les scientifiques en ont convaincu le président Roosevelt, Fermi a été nommé à la tête d'une équipe de recherche dans le cadre d'un projet secret de développement d'une bombe atomique. La tâche de Fermi, cependant, était de créer une réaction nucléaire contrôlée, c'est-à-dire de diviser l'atome sans créer d'explosion mortelle.

Théoriquement, c'était possible. Au cours de la fission, un neutron en mouvement rapide divise le noyau d'un atome, ce qui entraîne la libération d'énergie et de neutrons supplémentaires. Ces neutrons éjectés peuvent diviser d'autres noyaux, qui libèrent d'autres neutrons pour diviser encore d'autres noyaux, et ainsi de suite : une réaction en chaîne auto-entretenue. Si cette réaction en chaîne allait trop vite, elle devenait une explosion atomique, mais sous contrôle, elle pourrait produire un flux constant d'énergie. (Si la réaction en chaîne a commencé avec l'uranium, elle a également créé un sous-produit, le plutonium, un meilleur combustible pour une arme nucléaire.)

À l'Université de Chicago, Fermi a travaillé avec une équipe pour trouver un moyen de contrôler la réaction en chaîne. Il l'a fait en installant l'équipement - la pile atomique - afin qu'il puisse insérer un matériau absorbant les neutrons au milieu du processus de fission pour le ralentir ou l'arrêter complètement. Il a découvert que les tiges en cadmium absorberaient les neutrons. Si la réaction en chaîne s'accélérait, les tiges de cadmium pourraient être insérées pour la ralentir et pourraient être retirées pour l'accélérer à nouveau.

À la fin de 1942, l'équipe était prête pour son premier test. L'équipement a été installé dans un court de squash à l'Université de Chicago. C'était le 2 décembre. Le moment était tendu : si leurs théories et expériences jusqu'à présent se révélaient fausses, ils pourraient faire sauter la moitié de Chicago. Quelques tiges ont été retirées et la réaction a commencé. D'autres tiges sont sorties. La réaction s'est auto-entretenue. L'équipe pourrait augmenter ou diminuer la production d'énergie en ajustant les tiges. L'idée de Fermi avait fonctionné, et la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée et autonome - le premier flux d'énergie contrôlé provenant d'une source autre que le Soleil - a été réalisée.

Un message codé informait le gouvernement de ce succès : « Le navigateur italien vient d'atterrir dans le nouveau monde.

Depuis lors, la théorie de Fermi a été élargie et affinée. Des réacteurs nucléaires ont été construits dans de nombreux pays pour fournir de l'énergie à des fins militaires telles que les sous-marins nucléaires et à des fins civiles telles que l'électricité ordinaire. Mais des incidents au fil des ans ont montré les dangers du processus et de ses déchets, et l'énergie nucléaire a perdu une grande partie de sa popularité d'origine.


10 faits fascinants sur la première réaction nucléaire en chaîne au monde

Regardez comment la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée et autonome au monde s'est déroulée dans cette vidéo "brique" du Laboratoire national d'Argonne.

Le 2 décembre 1942, la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée et autonome au monde a eu lieu, ouvrant la voie à diverses avancées dans le domaine de la science nucléaire.

L'expérience a eu lieu au stade de football de l'Université de Chicago sous la direction d'Enrico Fermi, un scientifique lauréat du prix Nobel.

Chicago Pile-1 a été le premier réacteur nucléaire au monde à devenir critique et a alimenté les futures recherches des laboratoires nationaux du ministère de l'Énergie pour aider à développer les premiers réacteurs navals et nucléaires.

Quinze ans après ce jour historique, la première centrale électrique atomique à grande échelle des États-Unis est devenue critique le 2 décembre 1957 alors que la nation commençait à récolter les avantages d'une énergie nucléaire propre et fiable.

Voici 10 faits intrigants que vous ne saviez probablement pas sur la première libération contrôlée d'énergie nucléaire au monde.

1. L'expérience a eu lieu à 15h36. dans un court de squash converti au Stagg Field abandonné de l'Université de Chicago à Chicago, Illinois.

2. Quarante-neuf scientifiques, dirigés par Fermi, étaient présents pour l'événement. Leona Marshall était la seule chercheuse.

3. Le mot « pile » a été utilisé dans les premières années de l'ère atomique et a progressivement cédé la place à « réacteur » pour identifier le dispositif clé qui contrôle la réaction de fission nucléaire.

Dessin du CP-1, le premier réacteur nucléaire au monde.

4. Le réacteur était construit avec des blocs de graphite, dont certains contenaient de petits disques d'uranium.

5. Les scientifiques ont surveillé la réaction sur des instruments nommés d'après les personnages de Winnie l'ourson : Porcinet, Tigrou et Ourson.

6. Le scientifique George Weil a retiré la barre de contrôle cadmiée déclenchant la première réaction en chaîne contrôlée.

7. Le réacteur avait trois jeux de barres de commande. L'un était automatique et pouvait être contrôlé depuis le balcon. Un autre était une tige de sécurité d'urgence. La troisième tige (exploitée par Weil) a en fait tenu la réaction en échec jusqu'à ce qu'elle soit retirée à la bonne distance.

8. Le groupe a célébré avec une bouteille de Chianti qui a été versée dans des gobelets en papier. La plupart des participants ont signé l'étiquette de la bouteille de vin. C'était la seule trace écrite de qui avait participé à l'expérience.

9. Dans la perspective de cette expérience, une lettre d'Albert Einstein au président Franklin D. Roosevelt a aidé à mener au projet Manhattan, un projet de recherche gouvernemental qui a produit les premières bombes atomiques. C'était aussi la graine qui est devenue le système de laboratoire national moderne du département de l'Énergie des États-Unis.

10. Le laboratoire national de l'accélérateur Fermi du département de l'énergie est nommé en l'honneur d'Enrico Fermi pour ses contributions à la physique nucléaire et au succès scientifique de l'université voisine de Chicago.

En savoir plus sur l'héritage du Laboratoire national d'Argonne en science nucléaire.


Le physicien Enrico Fermi produit la première réaction nucléaire en chaîne - HISTOIRE

1853 - On a longtemps pensé que la Terre n'avait que quelques dizaines de milliers d'années. À partir des années 1820, cependant, de nombreux géologues et biologistes en sont venus à croire que la Terre est beaucoup plus ancienne qu'on ne le pensait auparavant, peut-être des centaines de millions d'années. (Darwin estime l'âge de la Terre à 300 millions d'années dans l'impression initiale d'Origine des espèces.) Ces estimations sont basées sur une prise de conscience accrue de la lenteur avec laquelle les processus géologiques et biologiques tels que l'érosion ou l'évolution se produisent, et donc de l'énorme âge la Terre doit être pour les accueillir.

L'éminent physicien William Thompson (également connu sous le nom de Lord Kelvin - les degrés Kelvin portent son nom) est fermement opposé à l'évolution. Il commence à rassembler des preuves théoriques contre Darwin. Il effectue des calculs thermodynamiques classiques qui prouvent que si la Terre était aussi vieille que Darwin et d'autres le prétendent, elle se serait refroidie depuis longtemps en une roche inerte et aucune activité géologique telle que le volcanisme ou les sources d'eau chaude ne serait possible. D'autres physiciens se joignent bientôt à la mêlée. Hermann Helmholtz, qui seulement six ans plus tôt avait énoncé le principe de la conversation de l'énergie, calcule la quantité de chaleur que le Soleil rayonnerait si son énergie provient d'une contraction lente, convertissant ainsi l'énergie potentielle gravitationnelle en chaleur. Il calcule un âge de seulement 18 millions d'années.

L'énorme fossé entre la géologie et la biologie d'une part, et la physique théorique d'autre part (en ce qui concerne l'estimation de l'âge de la Terre) durera 50 ans. Face aux dures critiques de physiciens respectés, Darwin supprime toute mention d'un âge spécifique pour la Terre dans les éditions ultérieures de Origin of Species.

1896 - Henri Becquerel, un physicien français, lit les expériences de William Roentgen avec les rayons X et apprend qu'ils peuvent provoquer la fluorescence de certains matériaux. (Note technique - Les rayons X n'étaient que des raies spectrales excitantes dans les matériaux fluorescents, comme les tubes à gaz que je montre en classe, sauf avec des rayons X au lieu de l'électricité.)

Becquerel se demande, les matériaux phosphorescents émettent-ils des rayons X alors qu'ils brillent ? (Note technique - Ils ne le font pas.) Pour tester son idée, Becquerel obtient des matériaux qui brillent après avoir été exposés à la lumière, tout comme ces anneaux décodeurs magiques qu'ils mettent encore dans des boîtes de céréales. Il mène des expériences dans lesquelles il expose d'abord les matériaux au soleil pour les faire briller, puis les place sur une plaque photographique enveloppée de papier noir pour voir s'ils émettent des rayons X. Becquerel obtient des résultats positifs et des résultats négatifs, ce qui est déroutant.

Un jour, quand il fait nuageux, il met l'un des minéraux qui lui a donné des résultats positifs dans un tiroir avec une plaque photographique non exposée - puis sur un coup de tête décide de le développer, s'attendant à n'en voir qu'un faible contour depuis que le Soleil a été si sombre ce jour-là. Au lieu de cela, il découvre accidentellement que la plaque est devenue complètement embué même si le minéral avait été à peine exposé à la lumière et ne brillait pas ! Le minéral se trouve être du disulfate de potassium et d'uranyle, et Becquerel finit par découvrir que l'uranium contenu dans ce composé est l'ingrédient magique. Tous les composés contenant de l'uranium embrouilleront une plaque photographique, les composés sans uranium ne le feront pas. Becquerel appelle donc le nouveau rayonnement "rayons uraniques".

Note technique - La propriété qui fait que certains composés "brillent dans le noir" après avoir été exposés à la lumière a à voir avec leur structure moléculaire et n'a rien à voir avec les rayons X ou la radioactivité. En bref, certaines molécules présentent un « délai » marqué entre le moment où elles sont excitées par la lumière entrante et le moment où elles émettent leurs raies spectrales moléculaires. Au lieu de libérer instantanément toute leur énergie stockée et de s'éteindre une fois l'alimentation coupée, comme le fait une enseigne au néon, les matériaux phosphorescents libèrent doucement leur énergie pendant un certain temps après la suppression du stimulus. C'est par pur hasard que Becquerel utilisait un composé « phosphorescent » qui contenait de l'uranium.

1897 - Ernest Rutherford, physicien originaire de Nouvelle-Zélande mais travaillant au Canada, étudie les "rayons uraniques" de Becquerel et découvre qu'ils sont en fait un mélange de deux composants : un composant très lourd qui est facilement absorbé par la matière et a une charge positive et un composant beaucoup plus léger et plus pénétrant qui n'est pas si facilement absorbé et a une charge négative. Rutherford appelle ces composants et , après les deux premières lettres de l'alphabet grec.

1898 - Pierre et Marie Curie, deux physiciens français qui étudient les "rayons uraniques" de Becquerel, découvrent que le thorium émet aussi des "rayons uraniques". Ils proposent le nouveau terme « radioactivité » pour décrire des éléments qui ont la propriété de dégager des rayons. Travaillant à partir d'échantillons de pechblend, ils isolent et découvrent deux nouveaux éléments beaucoup plus intensément radioactifs que l'uranium : les Curie les nomment polonium (du nom de la Pologne natale de Marie) et radium (en raison de son pouvoir hautement radioactif).

1899 - Le chimiste français André Debierne, un ami proche des Curie, isole un autre élément radioactif de la pechblende. Il l'appelle actinium, d'après le mot grec signifiant rayon.

Becquerel, qui a continué à étudier les "rayons uraniques", se rend compte que les particules b de Rutherford ressemblent tellement à des électrons qu'elles doivent être des électrons, bien qu'il s'agisse d'électrons de très haute énergie.

Le physicien français Paul Villard découvre que l'uranium dégage encore un troisième composant, qui n'est pas affecté par les aimants et n'est donc apparemment pas chargé. Ils sont considérablement plus pénétrants que les -particules ou -particules, et Villard les appelle (prévisiblement) -rayons, après la troisième lettre de l'alphabet grec. Villard soupçonne que les rayons sont des rayonnements électromagnétiques d'une longueur d'onde incroyablement courte, encore plus courte que les rayons X. (Il a raison.)

Note technique - Nous utilisons toujours les termes "-particules", "-particules" et "-rayons" pour désigner les trois formes de rayonnement, même si nous savons que - et -particules ne sont en réalité que des noyaux d'hélium (deux protons et deux neutrons) et des électrons, respectivement.

1901 - Les Curies mesurent l'énergie dégagée par les éléments radioactifs et découvrent qu'un gramme de radium dégage l'incroyable quantité de 140 calories par heure. Pour autant qu'ils puissent en juger, cette énergie continue comme par magie, sans diminuer, mois après mois. Le radium ne semble pas changer du tout. D'où vient toute cette énergie ? La conservation de l'énergie est-elle violée ?

1903 - Ernest Rutherford est le premier à réaliser que le différend de longue date sur l'âge de la Terre entre les biologistes et les géologues d'une part, et les physiciens d'autre part, peut être résolu si l'on suppose que l'intérieur de la Terre contient de légères traces d'éléments radioactifs. La grande masse de la Terre et la faible conductivité thermique des matériaux rocheux qui la constituent pour la plupart, signifient que même un petit apport de chaleur suffirait à la maintenir géologiquement active bien plus longtemps que les temps calculés par William Thompson (qui de supposait bien sûr que l'intérieur de la Terre était complètement inerte). Rutherford émet l'hypothèse que l'énergie (apparemment inépuisable) produite par les minerais radioactifs est en fait exactement cette source de chaleur, se rangeant ainsi du côté des biologistes et des géologues concernant l'âge de la Terre.

En effet, en quelques années seulement, Rutherford et d'autres physiciens étudiant les minerais radioactifs arrivent à la conclusion (sur la base des très longues demi-vies de certains des isotopes qu'ils ont trouvés) que l'âge de la Terre pourrait bien être dans le des milliards d'années plutôt que de simples centaines de millions. (Ils ont raison - la valeur actuellement acceptée pour l'âge de la Terre est d'environ 4,2 milliards d'années.)

1906 - Rutherford découvre que les particules, lorsqu'elles s'arrêtent à l'intérieur d'un conteneur, deviennent des atomes d'hélium. En d'autres termes, une particule est constituée de deux protons et de deux neutrons (qui est le noyau d'un atome d'hélium) se déplaçant à grande vitesse. Si et quand la particule est ralentie et capture quelques électrons quelque part, elle devient reconnaissable comme de l'hélium ordinaire.

La très grande vitesse des noyaux d'hélium, et la grande vitesse des électrons (rayons) émis par les éléments radioactifs, et le rayonnement électromagnétique de haute énergie également émis, et les mesures de chaleur par les Curies, indiquent qu'il se passe quelque chose dans ces éléments qui est en effet très énergétique. Mais quoi? Rutherford ne se rend pas compte que la réponse a déjà été publiée par Einstein en 1905 (indirectement), sous la forme E = mc 2 .

1909 - Eugene Marsden et Hans Geiger sont deux étudiants diplômés travaillant avec Ernest Rutherford à Manchester, en Angleterre, où Rutherford a déménagé. Ils effectuent une série d'expériences dans lesquelles des particules sont projetées dans une feuille d'or. Contrairement aux attentes, la plupart des particules traversent l'or comme s'il n'y était pas, mais quelques-unes sont déviées par de grands angles, et quelques-unes même se retournent et rebondissent comme si elles avaient heurté une barrière impénétrable. Cela conduit Rutherford à proposer le modèle du « système solaire » de l'atome, dans lequel l'atome est essentiellement un espace vide mais possède un noyau très petit et incroyablement dense. (Voir la chronologie de la mécanique quantique pour plus de détails.)

1913 - Le chimiste britannique Frederick Soddy et le chimiste américain Theodore Richards élucident le concept de poids atomique. Au fur et à mesure que les gens continuaient à étudier la radioactivité, il était devenu de plus en plus clair qu'il existait de multiples variétés d'éléments. Par exemple, il existe des versions radioactives et non radioactives du carbone. Soddy et Richards prouvent que la différence réside dans le poids du noyau atomique - il peut y avoir différentes versions du même élément avec des poids différents. Les différentes versions sont baptisées isotopes, des mots grecs signifiant "même endroit".

Note technique - Les propriétés chimiques d'un élément sont déterminées uniquement par le nombre de protons dans un noyau, car ce sont les protons chargés positivement qui interagissent avec le nuage d'électrons autour du noyau, et c'est le nuage d'électrons qui produit la chimie. Les noyaux peuvent également contenir des neutrons, qui ont à peu près la même masse que les protons mais n'ont aucune charge. Les neutrons peuvent ainsi affecter le poids d'un noyau, et ses propriétés radioactives, mais n'ont aucun effet sur ses propriétés chimiques.

1915 - Le chimiste américain William Harkins note que la masse d'un atome d'hélium n'est en fait pas exactement quatre fois celle d'un proton. C'est un peu moins. Il déclare que la masse excédentaire a été convertie en énergie via le E = mc 2 d'Einstein et que c'est la source d'énergie nucléaire.

1919 - Rutherford, toujours au travail en bombardant des choses avec des particules (voir 1897, 1906, 1909) réussit à faire réagir une particule (c'est-à-dire un noyau d'hélium) avec un noyau d'azote pour produire un proton (c'est-à-dire un noyau d'hydrogène ) et un noyau d'oxygène. Rutherford a provoqué la première réaction nucléaire conçue par l'homme. En outre, cela fait de lui la première personne de l'histoire à changer un élément en un autre.

1930 - Le physicien britannique Paul Dirac essaie de combiner relativité et mécanique quantique. Il réussit, et l'équation quantique relativiste s'appelle l'équation de Dirac en conséquence. Il remarque que son équation prédit l'existence d'états "négatifs" pour l'électron et le proton, et il prédit ainsi l'existence de l'antimatière.

1931 - Depuis plus d'une décennie, les physiciens sont aux prises avec un problème très déroutant d'émission. Les électrons émis par désintégration n'ont pas toujours la même énergie cinétique, contrairement aux particules émises par désintégration. Au contraire, les électrons se dégagent d'une distribution d'énergie de type courbe en cloche, ce qui signifie que (1) l'énergie n'est apparemment pas conservée et (2) la quantité d'énergie manquante varie d'une manière probabiliste. Il semble qu'une partie de l'énergie nucléaire se désintègre ailleurs que dans l'électron émis. Mais où? Des tentatives élaborées sont faites pour détecter la chaleur ou le rayonnement électromagnétique provenant des échantillons - mais tous les efforts échouent. Quelques physiciens commencent à se demander sérieusement si la désintégration ne viole pas vraiment la conservation de l'énergie, et Niels Bohr va jusqu'à élaborer un scénario possible sur la façon dont l'énergie du Soleil pourrait être générée par une non-conservation massive d'énergie résultant de la désintégration.

Le physicien allemand Wolfgang Pauli et le physicien italien Enrico Fermi proposent que la désintégration b produit deux particules qui partagent l'énergie cinétique : un électron et une particule invisible que Fermi baptise neutrino, de l'italien pour "petit neutre". La particule est supposée être à la fois très légère et neutre, ce qui lui permet de pénétrer la matière si facilement qu'elle est presque impossible à détecter.

1932 - Le physicien anglais James Chadwick bombarde le béryllium avec des particules a pour éliminer les neutrons libres, et devient ainsi le premier physicien à détecter directement les neutrons.

1932 - Le physicien américain Carl Anderson étudie les rayons cosmiques lorsqu'il remarque des traces sur ses plaques photographiques qui ressemblent exactement à des traces d'électrons, sauf qu'elles s'incurvent dans la mauvaise direction. Il se rend compte qu'il a découvert un électron chargé positivement, c'est-à-dire l'antiélectron prédit par Dirac. Anderson appelle la nouvelle particule un positron.

Note technique - Les électrons et les positrons sont exactement semblables, sauf qu'ils ont des charges opposées et des nombres quantiques opposés. Ça, et une autre petite chose. Si un électron et un positon se touchent, ils s'annihilent instantanément en un éclair de rayons g. En d'autres termes, ils sont tous deux convertis en énergie pure. C'est pourquoi les positons ne durent pas très longtemps après leur création.

Note de Star Trek - Toutes les particules ont des antiparticules, il y a donc aussi des antiprotons chargés négativement et ainsi de suite. Les vaisseaux de la Fédération sont censés être alimentés par des réactions matière-antimatière, ce qui explique probablement pourquoi ils explosent toujours de manière si spectaculaire. Si Jordi laisse son antimatière s'échapper de son conteneur magnétique, il a de gros ennuis.

1934 - Frédéric Joliot et sa femme Irène Curie, fille de Marie Curie, bombardent l'aluminium avec des particules a pour produire du phosphore-30, le premier élément artificiellement radioactif.

1935 - Le physicien japonais Hideki Yukawa propose que les neutrons et les protons des noyaux atomiques soient maintenus ensemble par une force intensément puissante qu'il appelle la force forte. Travaillant avec la théorie de Dirac, il se rend compte que les forces fondamentales doivent être portées par des quanta, c'est-à-dire qu'elles ne peuvent pas exister en tant que "lignes" de force classiques. La seule façon pour de tels quanta d'exister et d'être toujours compatibles avec la physique classique est de "voler" leur énergie en entrant et en sortant si rapidement que la conservation de l'énergie n'est pas violée car elle est masquée par le principe d'incertitude de Heisenberg. (En d'autres termes, le Principe d'Incertitude s'applique même à l'espace vide - comment savez-vous qu'il est vraiment « vide », alors que le Principe ne vous permet pas de mesurer son énergie exactement ?) Yukawa prédit que la force puissante est « portée » par ce qu'il appelle une "particule d'échange". A partir des tailles connues des atomes, et en supposant que la particule d'échange se déplace habituellement près de la vitesse de la lumière, il calcule qu'elle devrait avoir une masse environ 200 fois celle de l'électron.

1938 - Il est maintenant largement reconnu que le calcul effectué par Hermann Helmholtz il y a plus de 60 ans, dérivant un âge d'environ 18 millions d'années pour le Soleil, est loin de la réalité pour exactement la même raison que le calcul de Thompson pour l'âge de la Terre était si loin : la Terre et le Soleil ont tous deux des sources d'énergie nucléaire. Mais la question demeure : comment l'énergie nucléaire alimente-t-elle le Soleil ? Son énorme rendement énergétique est bien trop important pour être créé par des traces d'éléments radioactifs, comme sur Terre.

Le physicien germano-américain Hans Bethe calcule en détail comment la fusion nucléaire, plutôt que la fission nucléaire, peut alimenter le Soleil. Il en déduit une séquence en trois étapes que nous appelons maintenant la chaîne proton-proton :

  1. Deux protons entrent en collision si violemment qu'une transformation nucléaire a lieu. L'un des protons est converti en neutron et fusionne avec l'autre proton pour former un deutéron, c'est-à-dire un hydrogène "lourd", 2 H. Pour conserver la charge et le nombre de leptons, un antiélectron et un neutrino sont émis. Le neutrino s'échappe du Soleil, mais l'antiélectron s'annule immédiatement avec un électron, libérant de l'énergie.
  2. Le deutéron entre en collision avec un proton de haute énergie et les deux fusionnent pour former 3 He. La masse de 3 He est légèrement inférieure à celle de 2 H et d'un proton séparément, et la masse excédentaire est convertie en rayons gamma de haute énergie.
  3. Deux atomes énergétiques de 3 He entrent en collision et dans la boule de feu nano-nucléaire résultante, une particule a (atome de 4 He) et deux protons émergent. La différence de masse avant et après la collision est considérable : elle libère environ le double de l'énergie des deux premières étapes combinées. L'énergie se manifeste principalement dans l'énergie cinétique des sous-produits, c'est-à-dire sous forme de chaleur.
  4. L'effet net de la chaîne est que quatre atomes d'hydrogène ont été convertis en un atome d'hélium, et 0,7% de la masse d'origine de l'hydrogène a été convertie en énergie. Cela correspond à 175 millions de kilowattheures d'énergie pour chaque kilogramme d'hydrogène.

1938 - Les physiciens autrichiens Otto Hahn et Lise Meitner bombardent l'uranium avec des neutrons et découvrent la fission nucléaire. En bref, l'uranium est un très gros atome avec plus de 230 protons et neutrons, donc le frapper avec une "balle" de neutrons peut le diviser en deux. Meitner, qui est juive, s'enfuit en Suède lorsque l'Allemagne envahit l'Autriche et prépare un article avec l'aide de son neveu, le physicien Otto Frisch. Frisch parle à Bohr (voir 1913) du journal, qui à son tour fait passer le mot aux États-Unis lors d'une conférence tenue en janvier 1939.

1939 - Le physicien hongrois Leo Szilard, ayant fui l'Europe occupée par les nazis pour les États-Unis, découvre la fission nucléaire et se rend compte qu'elle pourrait être utilisée pour produire une réaction en chaîne. Il entame immédiatement une campagne pour convaincre les scientifiques américains qu'ils doivent volontairement garder secrètes leurs recherches nucléaires, afin que les nazis ne puissent en tirer aucune leçon. Il est largement réussi.

1940 - Les physiciens américains Edwin McMillan et Philip Abelson bombardent l'uranium avec des neutrons pour produire du plutonium. L'uranium est l'élément numéro 92 et le plutonium est l'élément numéro 93, donc McMillan et Abelson sont les premiers physiciens à produire un nouvel élément. Dans ses efforts pour isoler le plutonium, Abelson commence à développer des méthodes pour séparer les isotopes radioactifs rares de leurs frères plus communs. Il a fait le premier pas vers la production d'uranium enrichi.

1941 - Agissant en partie en réponse à une lettre signée par Albert Einstein et d'autres physiciens éminents, avertissant du danger si l'Allemagne nazie découvrait la fission nucléaire, le président Franklin D. Roosevelt signe un ordre secret qui lance le projet Manhattan.

1942 - Enrico Fermi (voir 1931), qui a maintenant fui l'Italie fasciste pour les États-Unis, devient le principal scientifique responsable de la production d'une réaction en chaîne pour le projet Manhattan. Travaillant dans un laboratoire secret situé sous les gradins du stade de football de l'Université de Chicago, Fermi et son équipe construisent la première pile nucléaire au monde (ainsi appelée parce qu'il s'agit littéralement d'une énorme pile de blocs d'uranium, de graphite et de cadmium soigneusement disposés). À 15h45 le 2 décembre, il est autorisé à devenir critique pendant quelques secondes, prouvant que l'utilisation pratique de l'énergie nucléaire est possible. Par mesure de sécurité, trois jeunes physiciens se tiennent sur un échafaudage au-dessus de la pile avec des seaux d'eau contenant des sels de cadmium dissous - on leur dit qu'ils devraient verser leur eau dans la pile si le réacteur commence à avoir une réaction d'emballement. (En toute honnêteté, je dois noter que la pile avait également un dispositif d'arrêt automatique plus conventionnel. Mais étant donné que personne n'avait jamais mis en route un réacteur auparavant, l'équipe a pensé qu'il valait mieux jouer la sécurité.)

1945 - Le 16 juillet, juste avant l'aube, la première bombe atomique au monde explose sur un site d'essai dans le désert à 60 miles au nord-ouest d'Alamogordo, au Nouveau-Mexique. Fermi fait une estimation instantanée de sa puissance en jetant des morceaux de papier en l'air au moment de l'allumage, puis en observant à quelle distance les morceaux sont soufflés par l'explosion. (Fermi était à environ 10 miles du point zéro.) Cet événement fait suite à trois années de travail acharné dans des installations secrètes situées à Hanford, Washington Oak Ridge, Tennessee et Los Alamos, Nouveau-Mexique.

À peine un mois plus tard, les bombes atomiques ont presque anéanti Hiroshima et Nagasaki, tuant plus de 100 000 personnes. L'Empire du Japon capitule peu de temps après. (La photo est de Nagasaki, Japon, le 9 août 1945.)


Dans l'esprit du baron rouge

La nature immuable de la guerre

Usine d'espionnage : questions-réponses d'experts

En 1942, le court de squash abandonné situé sous le stade de football désaffecté de l'Université de Chicago n'était guère plus qu'une douleur oculaire. Mais là où les étudiants ont vu les vestiges des jeux de squash du passé, le physicien Enrico Fermi a vu un endroit idéal pour une expérience, dont les résultats changeraient la trajectoire de la Seconde Guerre mondiale et inaugureraient une nouvelle ère géopolitique chargée.

La salle de briques renforcées était parfaitement dimensionnée pour contenir un tas soigneusement empilé de 40 000 briques de graphite, certaines contenant de l'uranium, d'autres percées de trous conçus pour s'adapter à des tubes recouverts de cadmium de 14 pieds de long.

Un ouvrier se tient à côté de blocs de graphite qui formaient l'épine dorsale de Chicago Pile-1, un réacteur nucléaire primitif.

Le 2 décembre, Fermi et près de 50 collègues scientifiques se sont entassés dans les gradins. Compteurs Geiger en main, ils ont vu les lectures monter en flèche alors que les tubes absorbant les neutrons étaient retirés un par un. Sans les tampons de cadmium, les neutrons provenant de la division des atomes d'uranium étaient libres de s'écraser sur d'autres atomes d'uranium, libérant encore plus de neutrons qui provoquaient encore plus de collisions.

Lorsque le dernier tube a été retiré à 15h25, la pile soutenait un flux constant d'énergie atomique. Ce n'était plus un court de squash. This was home to the world’s first manmade nuclear reactor and the provenance of the Atomic Age.

Today marks the 75 th anniversary of the Chicago Pile-1 chain reaction, a scientific breakthrough that made nuclear power and weaponry possible. It also opened up entire new avenues of research in medicine, engineering, and aeronautics. Though that initial reaction only generated about half a watt of power, the event marked a turning point. Later developments would give humankind access to unprecedented levels of power while forcing us confront whether and how it should be used.

“They had basically created an entirely new energy source,” says Rachel Bronson, president and CEO of the Bulletin of the Atomic Scientists. “They had created fire in some ways.”

In the process, the minds behind the Chicago Pile-1 broke cultural and political barriers, she adds. Fermi was an Italian immigrant, and Hungarian refugees played crucial roles in the project, including Leo Szilard , who came up with the idea of a nuclear chain reaction, and Eugene Wigner , who would later share a Nobel Prize for his contributions to atomic research.

“So many of the big issues that we’re grappling with—how to manage nuclear power, what kind of funding should go into research and development, what should our immigration policy be, this was all swirling around the Manhattan Project in 1942,” Bronson says.

While those questions loomed in the background of the Chicago Pile experiments, Fermi’s team stayed focused on two immediate goals—one, figure out how to control nuclear energy before Germany, and two, prevent the reaction from spiraling out of control. Given that the safety controls were primitive by today’s standards and mostly relied on a few cadmium tubes to prevent a nuclear explosion, the risk was very real.

“We could have very easily lost Chicago,” says Peter Kuznick, director of the Nuclear Studies Institute at American University in Washington, D.C.

Chicago Pile-1 was build beneath the stands of Stagg Field at the University of Chicago, located in the heart of the city.

Fermi’s team was well aware of the destructive potential of their research. Even while constructing the Chicago Pile, Szilard believed that the experiments “would go down as a black day in the history of mankind .” Their experiments also helped usher in an era in which scientists were more outspoken about how their work was used. Following World War II and into the Cold War, physicists routinely argued for the restriction or elimination of nuclear arms. Such activism around nuclear issues is another legacy of Fermi’s chain reaction, Kuznick says.

Fermi’s team probably never envisioned that their radioactive pile of graphite bricks would lead to cancer-spotting imaging technologies or devices that can help find hidden tombs in ancient Egyptian pyramids. But as they sat in those University of Chicago bleachers, listening to the ever-increasing clicks of their Geiger counters, they knew that something big was happening, says Alex Wellerstein, assistant professor of science and technology studies at the Stevens Institute of Technology.

“They definitely thought they were on the cusp of a new world with their experiment,” he says. “They knew it was just the beginning.”

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Harnessing fission

As part of the Manhattan Project effort to build an atomic bomb during World War II, Szilard worked together with physicist Enrico Fermi and other colleagues at the University of Chicago to create the world’s first experimental nuclear reactor.

For a sustained, controlled chain reaction, each fission must induce just one additional fission. Any more, and there’d be an explosion. Any fewer and the reaction would peter out.

Nobel Prize winner Enrico Fermi led the project (Argonne National Laboratory, CC BY-NC-SA)

In earlier studies, Fermi had found that uranium nuclei would absorb neutrons more easily if the neutrons were moving relatively slowly. But neutrons emitted from the fission of uranium are fast. So for the Chicago experiment, the physicists used graphite to slow down the emitted neutrons, via multiple scattering processes. The idea was to increase the neutrons’ chances of being absorbed by another uranium nucleus.

To make sure they could safely control the chain reaction, the team rigged together what they called “control rods.” These were simply sheets of the element cadmium, an excellent neutron absorber. The physicists interspersed control rods through the uranium-graphite pile. At every step of the process Fermi calculated the expected neutron emission, and slowly removed a control rod to confirm his expectations. As a safety mechanism, the cadmium control rods could quickly be inserted if something started going wrong, to shut down the chain reaction.

Chicago Pile 1, erected in 1942 in the stands of an athletic field at the University of Chicago. (Argonne National Laboratory, CC BY-NC-SA)

They called this㺔x6x25-foot setup Chicago Pile Number One, or CP-1 for short – and it was here they obtained world’s the first controlled nuclear chain reaction on December 2, 1942. A single random neutron was enough to start the chain reaction process once the physicists assembled CP-1. The first neutron would induce fission on a uranium nucleus, emitting a set of new neutrons. These secondary neutrons hit carbon nuclei in the graphite and slowed down. Then they’d run into other uranium nuclei and induce a second round of fission reactions, emit even more neutrons, and on and on. The cadmium control rods made sure the process wouldn’t continue indefinitely, because Fermi and his team could choose exactly how and where to insert them to control the chain reaction.

A nuclear chain reaction. Green arrows show the split of a uranium nucleus in two fission fragments, emitting new neutrons. Some of these neutrons can induce new fission reactions (black arrows). Some of the neutrons may be lost in other processes (blue arrows). Red arrows show the delayed neutrons that come later from the radioactive fission fragments and that can induce new fission reactions. (MikeRun modified by Erin O’Donnell, MSU, CC BY-SA)

Controlling the chain reaction was extremely important: If the balance between produced and absorbed neutrons was not exactly right, then the chain reactions either would not proceed at all, or in the other much more dangerous extreme, the chain reactions would multiply rapidly with the release of enormous amounts of energy.

Sometimes, a few seconds after the fission occurs in a nuclear chain reaction, additional neutrons are released. Fission fragments are typically radioactive, and can emit different types of radiation, among them neutrons. Right away, Enrico Fermi, Leo Szilard, Eugene Wigner and others recognized the importance of these so-called “delayed neutrons” in controlling the chain reaction.

If they weren’t taken into account, these additional neutrons would induce more fission reactions than anticipated. As a result, the nuclear chain reaction in their Chicago experiment could have spiraled out of control, with potentially devastating results. More importantly, however, this time delay between the fission and the release of more neutrons allows some time for human beings to react and make adjustments, controlling the power of the chain reaction so it doesn’t proceed too fast.

Nuclear power plants operate in 30 countries today. (AP Photo/John Bazemore)

The events of December 2, 1942 marked a huge milestone. Figuring out how to create and control the nuclear chain reaction was the foundation for the 448 nuclear reactors producing energy worldwide today. At present, 30 countries include nuclear reactors in their power portfolio. Within these countries, nuclear energy contributes on average 24 percent of their total electrical power, ranging as high as㻈 percent in France.

CP-1’s success was also essential for the continuation of the Manhattan Project and the creation of the two atomic bombs used during World War II.


Remembering the Chicago Pile, the World’s First Nuclear Reactor

December 2, 1942, was the coldest day in Chicago in almost fifty years. That frigid afternoon, a crew of men and women—many of them hailing from countries an ocean away, where the Second World War raged—gathered under the viewing stands of the University of Chicago’s Stagg Field to light a secret fire. They were members of the Metallurgical Laboratory, an organization that had existed only since that January, and were attending to their creation, a dusty collection of graphite, uranium, and scientific equipment that they called the Pile. Today, we know it as something different: the world’s first nuclear reactor.

The Chicago Pile deserved its low-tech name. It was a stack of forty thousand graphite blocks, held together in a wooden frame, twenty-five feet wide and twenty feet tall. Inside about half of the blocks were holes containing small amounts of uranium oxide inside a few others were nuggets of refined uranium metal, the production of which was still a novel process. The Pile had few safety features. The scientists’ only protection against radiation came from a set of cadmium control rods, designed to be inserted and removed by hand, along with untested theories and calculations. As one governmental report later put it, “there were no guidelines to follow and no previous knowledge to incorporate.” Neither university nor city officials were told that an experiment that even its creators judged as risky was taking place in the heart of the second-largest city in the United States.

The experiment itself was something of an anticlimax. The Pile was started up, brought to criticality (the point at which a nuclear reaction becomes self-sustaining), then shut down half an hour later, before its growing heat and radioactivity became too dangerous. The Metallurgical Laboratory experimented with it for a few months before disassembling and reconstituting it—now with radioactive shielding—at a site somewhat more removed from the city, where it became known as Chicago Pile-2. Ultimately, the reactor ran for over a decade before it was finally dismantled and buried in the woods.

The Pile was not an abstract scientific achievement. It was part of a much larger plan, conceived under the auspices of the Manhattan Project, to build a fleet of industrial-sized nuclear reactors—not for the generation of electrical power (that would come much later) but to produce plutonium, a fuel for nuclear weapons. Virtually overnight, the University of Chicago had become a major wartime contractor. (One of its many government contracts, by itself, doubled the school’s budget.) Data from the Pile would inform the design of later reactors, including the one that furnished the plutonium for history’s first nuclear-weapons test, known as Trinity, and the atomic bomb dropped on Nagasaki.

Wartime secrecy and suspicion suffused every aspect of the Metallurgical Laboratory’s work. The U.S. military had deemed some of its staff, including Arthur Compton, its Nobel Prize-winning director, security risks. Other members of the project, including the gadfly physicist Leo Szilard and even the eminent Enrico Fermi, were considered “enemy aliens,” because the countries from which they had fled were under Fascist rule. Vannevar Bush, the scientist-administrator who coördinated much of the early work on the Manhattan Project, appealed to the military to let these concerns slide. Rather than letting nuclear experts roam free, wouldn’t it be better, he suggested, “to take in and put under thorough control practically every physicist in the country having background knowledge of the subject”?

Eventually, the government addressed its security concerns by opening a new facility in a more isolated location, where the truly sensitive work could be done. This became the Los Alamos laboratory, in New Mexico. Though many of the Chicago team’s most trusted scientists made the journey to Los Alamos, others stayed—or were kept—behind. They did not, however, remain idle. Having completed the majority of their jobs in the early part of the Manhattan Project, and unburdened by the challenges of actually building the bomb, they had time to reflect on the social and political problems posed by the new technology. A report on this topic, chaired by James Franck, a Nobel Prize-winning physicist from Germany who had worked on chemical weapons in the previous war, concluded somewhat heretically that the first atomic weapons should not be dropped on cities without warning. The Franck Report elicited some discussion at higher levels of the Manhattan Project, but no plans were changed on account of it. Eventually, after the war, it was released to the public, with some alterations made by the military. One line that was scratched out of every copy of the report, but is just visible in originals by holding it up to the light at the right angle, argued that, should the United States be the first country to use nuclear weapons in war, it “might cause other nations to regard us as a nascent Germany.”

Not all of the Chicago scientists’ thoughts were so dark. Members of the Metallurgical Laboratory also wrote reports about the peaceful benefits of the atom, imagining a new field of science and technology, which they dubbed “nucleonics,” ushering in medical breakthroughs and new energy supplies in the wake of the Second World War. They recommended the creation of a national-laboratory system, to insure that organizations such as the Metallurgical Laboratory could exist in peacetime, and lobbied vigorously for what they considered wise policy on atomic weapons. The Bulletin of the Atomic Scientists of Chicago and the Federation of Atomic Scientists (later the Federation of American Scientists) both emerged out of this political awakening, and a movement for social responsibility on behalf of scientists was born. The Pile team turned out to be better at building reactors that changing public policy, but its legacy of activism and public engagement reverberates in today’s discourse about climate change.

After the war had ended and the world had come to appreciate the power that had been unleashed, the University of Chicago installed a bronze plaque commemorating the Pile. It read, “On December 2, 1942, man achieved here the first self-sustaining chain reaction and thereby initiated the controlled release of nuclear energy.” In a rejected suggestion, the university press director proposed that a phrase be added to the end: “for better or worse.”


The Plan B decision to build at UChicago

The University wasn’t the original site for the historic experiment though. In early 1942, Compton identified a promising plot of land while on a horseback ride in a forest preserve about 25 miles southwest of Chicago. But by late October, workers constructing the buildings in the so-called Argonne Forest went on strike, and it soon became clear that the site wouldn’t be ready until year’s end.

Fermi suggested to Compton that he could demonstrate the controlled chain reaction safely on campus—under Stagg Field, the long-abandoned, crumbling home of the former Big Ten football powerhouse. And if something were to go wrong, “I will walk away—leisurely,” Fermi once wrote. As a safeguard, a series of control rods would be installed to prevent a runaway reaction.

“According to Fermi’s calculations, which I carefully checked…it should take some minutes for the reaction to double its power," Compton wrote in his memoir. “If this proved correct, there would be ample time for adjustments, and the reaction would be under full control.”

Compton at the outset had predicted a nuclear chain reaction would be achieved by Jan. 1, 1943. With time of the essence, Compton told Fermi to proceed without informing UChicago President Robert Maynard Hutchins. Compton felt Hutchins, a trained jurist and former Law School dean, “was in no position to make an independent judgment of the hazards involved.”

“As a responsible officer of the University, according to every rule of organizational protocol, I should have taken the matter to my superior. But that would have been unfair,” wrote Compton. “Based on considerations of the University’s welfare, the only answer he could have given would have been—no. And this answer would have been wrong. So I assumed the responsibility myself.”


Path to criticality

The self-assured Fermi gave Compton little cause for concern. In September, Fermi began a series of multi-hour weekly lectures at Eckhart Hall on the UChicago campus, where he described the measurements that would determine when the pile would go critical.

When he started building chain-reacting piles at Columbia University after his arrival in January 1939, Fermi would don a lab coat and worked alongside football players enlisted to move the 50- to 100-pound bricks of graphite. &ldquoWith Fermi, it was the work that made the physics worthwhile. He wanted to wrestle with nature himself, with his own hands,&rdquo wrote physicist Herbert Anderson, who ran the night shift in Chicago&rsquos pile program, in a 1974 Bulletin essay. &ldquoHe liked to have someone to work with. He liked the companionship the work went faster that way.&rdquo

This artist's conception shows the UChicago students, scientists and day laborers working on Chicago Pile-1. (Photo courtesy of National Archives and Records Administration)

There were no blueprints for the Chicago pile. Instead, machinists and scientists reported on the daily progress of construction to Fermi. Two crews formed: One pressed uranium oxide power into 22,000 spheres the size of baseballs. The other used a wood planer to mill about 400 tons of graphite into rectangles, which were then drilled to create holes to hold the uranium.

&ldquoWe found out how coal miners feel,&rdquo wrote Wattenberg in the Bulletin. &ldquoOne shower would remove only the surface graphite dust. About a half-hour after the first shower, the dust in the pores of your skin would start oozing.&rdquo

By late fall, dozens of smaller test piles had provided proof-of-concept for Fermi&rsquos larger experiment. But CP-1, 20 times larger than its predecessors, would require even larger amounts of uranium and graphite in purer forms.

On Nov. 16, two 12-hour shifts began to construct the pile&mdashwork that would continue non-stop over the next 15 days. By the evening of Dec. 1, they had constructed the reactor, which resembled a 57-layer graphite cake, wrapped in wood and studded with hundreds of uranium raisins toward the center that would serve as the nuclear fuel for the reaction.

By the morning of Dec. 2, Chicago Pile-1 was ready.

Photograph taken in November 1942 during construction of the first nuclear reactor. Chicago Pile-1 consisted of 57 layers cost an estimated $2.7 million and contained 380 tons of graphite, 40 tons of uranium oxide and six tons of uranium metal. (Photo courtesy of Argonne National Laboratory)


Enrico Fermi

Under the west stand of the University of Chicago’s squash courts in Stagg Field, sits a plaque. It reads: “On December 2, 1942, man achieved here the first self-sustaining chain reaction and thereby initiated the controlled release of nuclear energy.” How did the squash courts at the University of Chicago became the site of the first self-sustaining nuclear chain reaction? The story begins in Italy in 1915.

In Rome that year a 14 year old boy, grieving the death of his older brother, sought distraction in books. Roaming the Campo de Fiori he happened upon two antique volumes of elementary physics. Our world was never to be the same. The boy was Enrico Fermi, and he would become the man who in 1942 performed the first self-sustaining nuclear chain reaction at the University of Chicago’s squash courts.

Fermi’s interest in physics was intense. At 19, he entered the University of Pisa, where, by some accounts, he shortly began instructing his teachers. At the tender age of 25, he became a professor of theoretical physics at the University of Rome. In 1934, Fermi almost discovered nuclear fission—the process that was used in the first atomic bomb—while conducting experiments in the radioactive transformations that resulted when various elements were repeatedly bombarded with neutrons. However, Fermi missed this opportunity because the sheet of foil he used to cover his uranium sample, which would have created fission, was too thick. It blocked the fission fragments from being recorded and went unnoticed. Though Fermi failed to discover fission, he did discover that passing neutrons through a light-element “moderator,” such as paraffin, slowed them down and in turn, increased their effectiveness. This discovery was instrumental in generating the heat needed by a nuclear reactor to generate electricity. In 1938 Fermi was awarded the Nobel Prize for his work.

Fermi traveled from Italy to Sweden to obtain his Nobel medal and never returned home. Italy’s fascist and anti-Semitic climate increasingly disturbed him. Like many European scientists of the period he left Europe and settled in the United States, taking employment at the University of Chicago. Others at the university were working on the atomic bomb. Fermi’s task was to find a way to control the chain reaction that resulted from fission. His answer was to create a nuclear reactor, which Fermi, whose English was still poor, called simply a “pile,” so that, theoretically, he could insert a neutron-absorbing material into the midst of the fission process to control its speed.

In December 1942 Fermi and his team were prepared to test their reactor. Due to space considerations, the “pile” was set up in the university’s squash court. The test did not occur without some concern. Up to that very moment Fermi’s notions about controlling fission were based entirely on theory, not practice. If he was wrong, Chicago could be blown away. The test began. At first, just a couple of rods were removed. Gradually, Fermi pulled more. Finally, it was apparent—Fermi and his team had created a self-sustaining nuclear reaction—the first controlled flow of energy from a source other than the sun. A coded message told the government of this success: “The Italian navigator has just landed in the new world.”


Dernières années et mort

Fermi continued his work at the Institute for Nuclear Studies at the University of Chicago, where he turned his attention to high-energy physics and led investigations into the origin of cosmic rays and theories on the fantastic energies present in cosmic ray particles.

By 1954, Fermi was diagnosed with incurable stomach cancer, and spent the remaining months of his life in Chicago, undergoing various medical procedures. He died in his sleep on November 28, 1954, at his home in Chicago, Illinois.


Voir la vidéo: Enrico Fermi Short Biography