Physicien italien (1901-1954), prix Nobel de physique en 1938. Il réalisa la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée en 1942 et fut l'un des pères de la bombe atomique dans le cadre du projet Manhattan.
Enrico Fermi(1901 — 1954)
Enrico Fermi
États-Unis, Italie, royaume d'Italie
9 min de lecture
Questions fréquentes
Citations célèbres
« Il n'est aucun bien que le savoir ne puisse corrompre.»
Faits marquants
- 1901 : naissance à Rome
- 1938 : prix Nobel de physique pour ses travaux sur la radioactivité induite par les neutrons
- 2 décembre 1942 : première réaction nucléaire en chaîne contrôlée (Chicago Pile-1)
- 1942-1945 : participation au projet Manhattan à Los Alamos
- 1954 : décès à Chicago d'un cancer, probablement lié à son exposition aux radiations
Œuvres & réalisations
Théorie quantique décrivant le comportement statistique des particules à demi-spin entier (fermions). Publiée indépendamment par Fermi et Dirac, elle est fondamentale pour comprendre la structure des métaux, des étoiles à neutrons et des noyaux atomiques.
Fermi proposa une théorie mathématique complète de la radioactivité bêta, postulant l'existence d'une nouvelle force fondamentale (l'interaction faible) et d'une nouvelle particule, le neutrino. Cette théorie reste un pilier de la physique des particules.
En bombardant des atomes avec des neutrons ralentis par de la paraffine, Fermi découvrit que les neutrons lents induisent une radioactivité artificielle bien plus efficacement que les neutrons rapides. Cette découverte, réalisée à Rome, lui valut le prix Nobel de physique 1938.
Sous la direction de Fermi, la première réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue fut réalisée à Chicago. Cet exploit technologique ouvrit la voie aux réacteurs nucléaires civils et aux programmes d'armement atomique.
Fermi joua un rôle central dans le développement de la bombe atomique à Los Alamos, supervisant les calculs de masse critique et la conception des réacteurs de production de plutonium. Il assista en personne au test Trinity le 16 juillet 1945.
Pédagogue exceptionnel, Fermi vit ses notes de cours compilées et publiées comme références classiques pour des générations de physiciens. Ses méthodes d'estimation rapide et ses exposés limpides ont durablement marqué l'enseignement de la physique.
Anecdotes
En 1938, Fermi reçoit le prix Nobel de physique à Stockholm. Plutôt que de rentrer en Italie fasciste où sa femme Laura, juive, risque des persécutions sous les lois raciales de Mussolini, il s'embarque directement pour les États-Unis depuis la Suède. Ce voyage vers New York marque le début de son exil volontaire et de sa contribution décisive à la physique américaine.
Le 2 décembre 1942, lors de la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée dans le gymnase souterrain de l'université de Chicago, Fermi pilote l'expérience avec une simple règle à calcul. Quand la réaction s'emballe, il ordonne calmement d'abaisser les barres de contrôle en cadmium. Arthur Compton envoie aussitôt un message codé à Washington : « Le navigateur italien vient d'aborder le Nouveau Monde. »
Fermi était célèbre pour ses « estimations à la Fermi » : des calculs rapides sur des feuilles de papier permettant d'évaluer des grandeurs inconnues avec une précision surprenante. Lors du test Trinity en juillet 1945, première explosion atomique de l'histoire, il laissa tomber quelques morceaux de papier pendant l'onde de choc et calcula immédiatement la puissance de l'explosion à partir de leur déplacement, obtenant un résultat cohérent avec les mesures officielles.
En 1950, lors d'un déjeuner à Los Alamos avec d'autres physiciens, la conversation porta sur les ovnis et les éventuelles civilisations extraterrestres. Fermi s'exclama soudainement : « Mais alors, où sont-ils ? » Cette question, devenue célèbre sous le nom de « Paradoxe de Fermi », interroge la contradiction entre la probabilité mathématique de l'existence d'autres civilisations intelligentes dans l'univers et l'absence totale de preuve de leur existence.
En 1934, en bombardant des atomes avec des neutrons dans son laboratoire romain, Fermi remarqua que placer de la paraffine ou de l'eau entre la source de neutrons et la cible accélérait les réactions radioactives, car ces matières ralentissent les neutrons. Cette découverte des « neutrons lents » lui valut le prix Nobel et ouvrit la voie aux réacteurs nucléaires modernes, dans lesquels l'eau joue précisément ce rôle de modérateur.
Sources primaires
It is known that the nuclei of atoms can be made radioactive by bombarding them with various particles. The neutron, which has no electric charge, can penetrate the nucleus without being repelled, and thus induce artificial radioactivity with remarkable efficiency.
The Italian navigator has just landed in the new world. The natives were friendly.
On December 2, 1942, the first self-sustaining chain reaction was achieved, and the controlled release of nuclear energy was demonstrated for the first time in history.
Some recent work by E. Fermi and L. Szilárd [...] leads me to expect that the element uranium may be turned into a new and important source of energy in the immediate future.
Lieux clés
Ville natale de Fermi, où il fit ses études et dirigea le laboratoire de la Via Panisperna. Son équipe, surnommée « les garçons de la Via Panisperna », y réalisa en 1934 la découverte des neutrons lents, qui lui valut le prix Nobel.
Sous les tribunes du stade de football américain de cette université fut construit Chicago Pile-1, le premier réacteur nucléaire de l'histoire. C'est ici que Fermi réalisa, le 2 décembre 1942, la première réaction en chaîne nucléaire contrôlée.
Site secret du projet Manhattan où Fermi rejoignit Robert Oppenheimer et des centaines de scientifiques pour développer la bombe atomique. C'est dans ce laboratoire isolé dans le désert que furent conçues les bombes larguées sur Hiroshima et Nagasaki.
Ville où Fermi reçut le prix Nobel de physique en décembre 1938. Il profita de ce voyage pour ne pas rentrer en Italie fasciste et s'embarquer directement pour New York, fuyant les lois raciales qui menaçaient sa femme Laura, de confession juive.
Première institution américaine où Fermi travailla à son arrivée aux États-Unis en 1939. Il y collabora avec Leo Szilárd pour vérifier expérimentalement la faisabilité d'une réaction en chaîne à l'uranium, jetant les bases théoriques du projet Manhattan.
Objets typiques
Outil de calcul analogique incontournable avant l'ère des calculatrices électroniques. Fermi s'en servait lors de l'expérience Chicago Pile-1 pour surveiller en temps réel les paramètres de la réaction nucléaire et contrôler sa progression.
Matériau modérateur utilisé dans Chicago Pile-1, le premier réacteur nucléaire de l'histoire. Les 385 tonnes de graphite disposées en couches avec de l'uranium formaient l'enceinte dans laquelle Fermi fit se propager la première réaction en chaîne contrôlée.
Dispositif standard des laboratoires de physique nucléaire des années 1930, utilisé par Fermi pour ses expériences de bombardement neutronique à Rome. Les neutrons produits servaient à irradier des cibles atomiques afin d'induire une radioactivité artificielle.
Instrument de détection de la radioactivité, indispensable dans les laboratoires de physique nucléaire. Fermi l'utilisait pour mesurer et quantifier les émissions radioactives produites par ses expériences de bombardement neutronique sur les différents éléments du tableau périodique.
Éléments essentiels du réacteur Chicago Pile-1, ces barres absorbaient les neutrons et permettaient de réguler ou d'arrêter la réaction en chaîne. Leur retrait progressif, sous les ordres de Fermi, déclencha la première réaction nucléaire contrôlée de l'histoire le 2 décembre 1942.
Support de prédilection de Fermi pour ses cours légendaires à l'université de Chicago et à Rome. Réputé pour la clarté pédagogique de ses explications, il développait ses démonstrations mathématiques pas à pas, formant plusieurs générations de physiciens de premier plan.
Programmes scolaires
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Vie quotidienne
Matin
Fermi commençait sa journée très tôt, souvent avant 7 heures. Grand sportif, il pratiquait régulièrement la marche, le tennis ou le ski selon les saisons. Avant de rejoindre le laboratoire, il prenait un petit-déjeuner frugal et relisait ses notes de la veille.
Après-midi
L'après-midi était consacré aux expériences en laboratoire ou, à Los Alamos, aux réunions de travail avec les équipes du projet Manhattan. Fermi était réputé pour la rapidité et la précision de ses calculs, souvent effectués mentalement ou avec sa règle à calcul. Il accordait également du temps à ses étudiants, auxquels il expliquait les concepts les plus complexes avec une clarté remarquable.
Soir
Le soir, Fermi aimait se retrouver en famille ou entre collègues pour dîner et converser. Intellectuellement curieux et bon vivant, il participait aux activités sociales de la communauté scientifique de Los Alamos, qui organisait des soirées et des jeux pour maintenir le moral sur ce site isolé du désert.
Alimentation
Fermi avait un appétit solide et appréciait la cuisine italienne, qu'il retrouvait en partie dans les cercles d'expatriés italiens aux États-Unis. Il mangeait simplement et régulièrement, soucieux de maintenir une bonne condition physique lui permettant de supporter de longues heures de travail intensif.
Vêtements
Au laboratoire, Fermi portait une blouse blanche ou une tenue de travail ordinaire, sans souci particulier d'élégance. En société, il s'habillait sobrement, à la manière d'un professeur d'université américain de l'époque : costume sombre, chemise et cravate. Son apparence simple contrastait avec la stature immense de ses découvertes.
Habitat
À Rome, Fermi et sa femme Laura vivaient dans un appartement bourgeois typique des quartiers universitaires de la capitale. Aux États-Unis, ils habitèrent successivement dans des logements de fonction liés aux universités — à New York, puis à Chicago, et enfin dans les maisons standardisées construites pour les chercheurs du projet Manhattan à Los Alamos.
Frise contextuelle
Vocabulaire d'époque
Liens externes & ressources
Références
Œuvres
Statistique de Fermi-Dirac
1926
Théorie de la désintégration bêta
1934
Découverte de la radioactivité induite par neutrons lents
1934
Chicago Pile-1 — premier réacteur nucléaire
2 décembre 1942
Contributions au projet Manhattan
1943-1945
Notes de cours de physique nucléaire (University of Chicago Press)
1950
