Enrico Fermi : l’homme qui a construit le premier réacteur nucléaire au monde (Prix Nobel 1938)
Enrico Fermi (1901-1954) est né à Rome le 29 septembre 1901, fils d’Alberto Fermi, inspecteur en chef du ministère des Communications, et d’Ida de Gattis. Il a fréquenté un lycée local et ses premières aptitudes pour les mathématiques et la physique ont été reconnues et encouragées par les collègues de son père, parmi lesquels A. Amidei. En 1918, il obtient une bourse de la Scuola Normale Superiore de Pise. Il a passé quatre ans à l’Université de Pise, obtenant son doctorat en physique en 1922, avec le professeur Puccianti. 
En 1926, Fermi découvre les lois statistiques, aujourd’hui connues sous le nom de « statistiques de Fermi », régissant les particules soumises au principe d’exclusion de Pauli (désormais appelées «fermions», par opposition aux «bosons» qui obéissent à la statistique de Bose-Einstein). En 1927, Fermi a été élu professeur de physique théorique à l’Université de Rome (un poste qu’il a conservé jusqu’en 1938, date à laquelle il – immédiatement après la réception du prix Nobel – a émigré en Amérique, principalement pour échapper à la dictature fasciste de Mussolini). 
Au cours des premières années de sa carrière à Rome, il s’est occupé de problèmes électrodynamiques et de recherches théoriques sur divers phénomènes spectroscopiques. Mais un tournant capital s’est produit lorsqu’il a dirigé son attention des électrons extérieurs vers le noyau atomique lui-même. En 1934, il a développé la théorie de la désintégration ß, fusionnant des travaux antérieurs sur la théorie des rayonnements avec l’idée de Pauli sur le neutrino. Suite à la découverte par Curie et Joliot de la radioactivité artificielle (1934), il démontre que la transformation nucléaire se produit dans presque tous les éléments soumis au bombardement neutronique. 
Ces travaux ont abouti la même année à la découverte des neutrons lents, conduisant à la découverte de la fission nucléaire et à la production d’éléments situés au-delà de ce qui était jusque-là le tableau périodique. En 1938, Fermi était sans doute le plus grand spécialiste des neutrons, et il poursuivit ses travaux sur ce sujet à son arrivée aux États-Unis, où il fut bientôt nommé professeur de physique à Columbia University, NY (1939-1942). 
Lors de la découverte de la fission, par Hahn et Strassmann au début de 1939, il a immédiatement vu la possibilité d’une émission de neutrons secondaires et d’une réaction en chaîne. Il s’est mis au travail avec un immense enthousiasme et a dirigé une série classique d’expériences qui ont finalement conduit à la pile atomique et à la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée. Cela a eu lieu à Chicago le 2 décembre 1942 – sur un court de squash situé sous le stade de Chicago. Il a ensuite joué un rôle important dans la résolution des problèmes liés au développement de la première bombe atomique (Il était l’un des chefs de l’équipe de physiciens du projet Manhattan pour le développement de l’énergie nucléaire et de la bombe atomique.)
En 1944, Fermi est devenu citoyen américain et, à la fin de la guerre (1946), il a accepté un poste de professeur à l’Institut d’études nucléaires de l’Université de Chicago, poste qu’il a occupé jusqu’à sa mort prématurée en 1954. Là, il a tourné son attention à la physique des hautes énergies et a mené des recherches sur l’interaction pion-nucléon. Au cours des dernières années de sa vie, Fermi s’est occupé du problème de l’origine mystérieuse des rayons cosmiques, développant ainsi une théorie selon laquelle un champ magnétique universel – agissant comme un accélérateur géant – rendrait compte des énergies fantastiques présentes dans le rayonnement cosmique particules de rayons .
Le professeur Fermi est l’auteur de nombreux articles en physique théorique et expérimentale. Ses contributions les plus importantes ont été : « Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico », Rend. Accad. Naz. Lincei, 1935 (également dans Z. Phys., 1936), concernant les fondements de la statistique du gaz électronique et des gaz constitués de particules obéissant au principe de Pauli. Plusieurs articles publiés dans Rend. Accad. Naz. Lincei, 1927-28, traitent du modèle statistique de l’atome (modèle de l’atome de Thomas-Fermi) et donnent une méthode semi-quantitative pour le calcul des propriétés atomiques. Un résumé de ce travail a été publié par Fermi dans le volume : Quantentheorie und Chemie, édité par H. Falkenhagen, Leipzig, 1928.
Ses Collected Papers sont publiés par un comité sous la présidence de son ami et ancien élève, le professeur E. Segrè (prix Nobel 1959, avec O. Chamberlain, pour la découverte de l’antiproton). Fermi a été membre de plusieurs académies et sociétés savantes en Italie et à l’étranger (il fut au début de sa carrière, en 1929, choisi parmi les 30 premiers membres de l’Académie royale d’Italie). En tant que conférencier, il était toujours très demandé (il a également donné plusieurs cours à l’Université du Michigan, Ann Arbor et à l’Université de Stanford, Californie). Il a été le premier récipiendaire d’un prix spécial de 50 000 $ – qui porte désormais son nom – pour ses travaux sur l’atome. Le professeur Fermi a épousé Laura Capon en 1928. Ils ont eu un fils Giulio et une fille Nella. Ses passe-temps favoris étaient la marche, l’alpinisme et les sports d’hiver. Il est décédé à Chicago le 28 novembre 1954
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Les débuts de Fermi
Enrico Fermi est né le 29 septembre 1901 à Rome, en Italie. Son père était chef de division au ministère des Chemins de fer et sa mère travaillait comme institutrice. Même à un jeune âge, Fermi a montré un vif intérêt pour la science et pouvait souvent être trouvé en train de construire des engins scientifiques, tels que des gyroscopes et des moteurs électriques. Fermi a été baptisé en tant que catholique romain mais est resté agnostique tout au long de sa vie.
En 1918, Fermi obtient son diplôme d’études secondaires et obtient une bourse pour la prestigieuse Scuola Normale Superiore di Pisa, en Italie. Fermi a d’abord choisi de se spécialiser en mathématiques, mais est rapidement passé à la physique, se concentrant sur la mécanique quantique et la physique atomique. La faculté a été tellement impressionnée par l’intellect de Fermi qu’elle l’a rapidement inscrit au programme de doctorat. Son conseiller académique, Luigi Puccianti, avait l’habitude de dire que Fermi était si brillant qu' »il y avait peu [qu’il] Puccianti pouvait lui apprendre ».
Fermi a obtenu un doctorat en physique en 1922 alors qu’il n’avait que 20 ans. En 1923, Fermi a reçu une bourse du gouvernement italien, ce qui lui a permis de passer plusieurs mois à étudier avec le célèbre physicien Max Born à l’Université de Göttingen. Fermi a également reçu une bourse de la Fondation Rockefeller pour étudier à l’Université de Leiden. Il est retourné en Italie à la fin de 1924.
En Italie, Fermi est nommé maître de conférences en physique mathématique et mécanique à l’Université de Florence, poste qu’il occupera pendant deux ans. En 1927, il est élu professeur de physique théorique à l’Université de Rome. En mars 1929, Fermi est nommé membre de l’Académie royale d’Italie par Benito Mussolini. Au début de sa carrière, Fermi s’est principalement concentré sur les problèmes électrodynamiques et les recherches théoriques sur les phénomènes spectroscopiques (c’est-à-dire l’interaction entre la matière et le rayonnement électromagnétique). En 1934, Fermi a commencé à étudier l’atome. Il a démontré que la transformation nucléaire pouvait se produire dans presque tous les éléments soumis à un bombardement neutronique. Lorsqu’il a divisé l’atome d’uranium, Fermi a découvert que l’expérience entraînait le ralentissement des neutrons, ce qui provoquait la fission nucléaire et la production de nouveaux éléments au-delà du tableau périodique connu à l’époque.
Venant en Amérique
En 1938, Fermi a reçu le prix Nobel de physique « pour ses travaux sur la radioactivité artificielle produite par les neutrons et pour les réactions nucléaires provoquées par les neutrons lents ». À cette époque, l’Italie venait d’adopter des lois antisémites qui menaçaient la femme juive de Fermi, Laura, et mettaient au chômage nombre de ses assistants de recherche. Lorsque Fermi et Laura se sont rendus à Stockholm pour la cérémonie de remise du prix Nobel, le couple a décidé de ne pas retourner en Italie. Au lieu de cela, ils ont choisi de voyager avec leurs deux enfants aux États-Unis.
Fermi s’est vu offrir plusieurs postes à travers les États-Unis et a accepté un poste de professeur de physique à l’Université Columbia de New York. Pendant son séjour à Columbia, Fermi a découvert que lorsque des neutrons d’uranium étaient émis dans un autre lot d’uranium fissionné, ils scindaient les atomes d’uranium et déclenchaient une réaction en chaîne, libérant ainsi une énorme quantité d’énergie. Fermi a travaillé sans relâche pour poursuivre l’idée de l’énergie nucléaire et, après avoir déménagé à l’Université de Chicago en 1942, il a construit avec succès le premier réacteur nucléaire artificiel, nommé « Chicago Pile-1 ». Construit dans un court de squash situé sous le terrain de football de l’Université de Chicago, le Chicago Pile-1 mesurait près de 25 pieds de diamètre. Il contenait 380 tonnes de blocs de graphite, près de 6 tonnes d’uranium métal et 40 tonnes d’oxyde d’uranium, le tout distribué selon un schéma soigneusement conçu. La construction du réacteur a été achevée le 1er décembre 1942.
Le lendemain, le réacteur a atteint un état dans lequel sa réaction en chaîne de fission nucléaire est devenue autonome. L’expérience était la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée. Le Chicago Pile-1 est rapidement devenu le prototype de nombreux autres grands réacteurs nucléaires construits aux États-Unis.
En 1944, Fermi a déménagé à Los Alamos et a commencé à travailler comme directeur associé du projet Manhattan, qui se concentrait sur le développement de la bombe atomique. La même année, Fermi, sa femme et ses enfants sont devenus citoyens américains. Après la fin de la guerre, Fermi a accepté un poste de professeur à l’Université de Chicago et a également été nommé au Comité consultatif général américain pour la Commission de l’énergie atomique. Pour le reste de sa vie, les travaux de Fermi se sont concentrés sur la physique des hautes énergies. Il a également mené des recherches sur les origines des rayons cosmiques. En 1954, Fermi a reçu un diagnostic de cancer de l’estomac incurable. Il est décédé le 28 novembre 1954 à son domicile de Chicago.
L’héritage de Fermi
De nombreux prix, institutions et concepts portent le nom de Fermi, notamment le Fermilab dans l’Illinois, le prix Enrico Fermi décerné par le département américain de l’énergie et le télescope spatial à rayons gamma Fermi. Fermi est également l’un des 16 scientifiques qui ont un élément nommé d’après eux. Il est appelé fermium (Fm). La fission nucléaire est l’une des découvertes les plus importantes de l’histoire de l’humanité. Les réacteurs nucléaires ont fourni à l’humanité une énergie fiable, relativement sûre et propre pendant près de huit décennies. Les accidents ont été rares et, à l’exception de Tchernobyl, gérables en termes d’impact négatif sur les humains et l’environnement. Aujourd’hui, l’énergie nucléaire reste la seule source d’énergie fiable qui n’émet aucun dioxyde de carbone dans l’atmosphère et qui peut être adaptée pour répondre aux besoins croissants de la civilisation humaine. L’énergie nucléaire a amélioré des centaines de millions de vies et continuera probablement à le faire pendant des décennies. Pour ces raisons, Enrico Fermi est notre 35ème Héros du Progrès.
Père de la bombe atomique Enrico Fermi (1901-1954)
Mieux connu pour ses travaux sur Chicago Pile-1 (le premier réacteur nucléaire) et pour ses contributions au développement de la théorie quantique et de la physique nucléaire et des particules. Fermi est l’un des hommes surnommés le « père de la bombe atomique ». Sa carrière a commencé dans son Italie natale et à 37 ans, il a reçu le prix Nobel de physique en 1938 pour ses travaux sur la radioactivité réduite. En 1939, il s’installe aux États-Unis, menant la première expérience de fission nucléaire (fractionnement d’un atome d’uranium) aux États-Unis avant de déménager à Chicago et de concevoir le premier réacteur nucléaire au monde, le Chicago Pile-1. Fermi a également travaillé avec Robert Oppenheimer sur le projet Y à Los Alamos, au Nouveau-Mexique, dans le cadre du projet Manhattan qui a créé les bombes atomiques nucléaires larguées au Japon. Après la Seconde Guerre mondiale, Fermi a continué à travailler sur le projet Manhattan, bien qu’il se soit opposé au développement de la bombe à hydrogène pour des raisons morales. Il a également contribué à des travaux importants sur la radiologie cosmique.
Enrico Fermi (1901-1954)
Physicien italo-américain qui a reçu le prix Nobel de physique en 1938 comme l’un des principaux architectes de l’ère nucléaire. Il était le dernier des physiciens à double menace : un génie pour créer à la fois des théories ésotériques et des expériences élégantes. En 1933, il a développé la théorie de la désintégration bêta, postulant que le neutron nouvellement découvert se désintégrant en un proton émet un électron et une particule qu’il a appelé un neutrino. Le développement d’une théorie pour expliquer cette décroissance a abouti plus tard à la découverte de la force d’interaction faible. Il a développé les statistiques mathématiques nécessaires pour clarifier une grande classe de phénomènes subatomiques, a découvert la radioactivité induite par les neutrons et a dirigé la première réaction en chaîne contrôlée impliquant la fission nucléaire.
Événements historiques
1938-12-10 Le scientifique italien Enrico Fermi reçoit le prix Nobel de physique (travaux sur la radioactivité réduite)
1939-01-25 1ère expérience de fission nucléaire (fractionnement d’un atome d’uranium) aux États-Unis, au sous-sol de Pupin Hall, Columbia University par une équipe comprenant Enrico Fermi
1942-12-02 La 1ère réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue au monde se produit à Chicago Pile-1 (1er réacteur nucléaire au monde) à l’Université de Chicago, supervisée par Enrico Fermi
https://fee.org/articles/enrico-fermi-the-man-who-built-the-worlds-first-nuclear-reactor/
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1938/fermi/biographical/