Enrico Fermi
Enrico Fermi (29 septembre 1901 – 28 novembre 1954) était un physicien italo-américain. Il fit de la solution de fortune de Wolfgang Pauli une théorie, donna son nom au neutrino et construisit le premier réacteur nucléaire.
Il passe pour l'un des rares physiciens du XXe siècle à avoir accompli des travaux majeurs aussi bien comme théoricien que comme expérimentateur.
Parcours
Fermi grandit à Rome et soutint sa thèse à Pise en 1922. À vingt-six ans, il obtint une chaire à Rome et rassembla autour de lui un groupe de jeunes physiciens qui devint connu sous le nom de garçons de la via Panisperna — parmi eux Ettore Majorana et Bruno Pontecorvo.
En 1938, il reçut le prix Nobel pour ses travaux sur l'irradiation par neutrons. Après la remise du prix à Stockholm, il ne retourna pas en Italie, mais partit pour les États-Unis — sa femme Laura était juive, et les lois raciales fascistes venaient d'entrer en vigueur peu auparavant.
La théorie de la désintégration bêta
La contribution la plus importante de Fermi à la physique des neutrinos naquit à la fin de 1933. Pauli avait proposé une particule ; Fermi en fournit le calcul.
Son approche était nouvelle. Il décrivit la désintégration bêta non pas comme l'éjection de particules préexistantes, mais comme une création nouvelle : un neutron se transforme en proton, et à cette occasion un électron et un antineutrino naissent au même instant — de même qu'un atome émet un photon qui ne se trouvait pas en lui auparavant.
De cette conception découlait une formule pour le taux de désintégration et pour la forme du spectre d'énergie. L'un et l'autre se laissaient mesurer, et l'un et l'autre se vérifièrent.
La particule de Pauli n'était dès lors plus un prétexte, mais un élément d'une théorie vérifiable. La constante de couplage qui y apparaît porte aujourd'hui encore le nom de Fermi et constitue l'une des grandeurs fondamentales de l' interaction faible.
Le travail refusé
Fermi soumit la théorie à Nature. La revue la refusa — au motif qu'elle contenait des spéculations trop éloignées de la réalité.
Il la publia alors en italien dans la Ricerca Scientifica, puis en 1934 en allemand dans la Zeitschrift für Physik.
Ce refus passe aujourd'hui pour l'une des erreurs d'appréciation les plus connues de l'histoire des sciences. Il atteste en même temps à quel point l'idée d'une particule non détectable était étrangère à la physique de l'époque.
Le nom
Lors d'une discussion à Rome, Fermi aurait résolu la différence entre la particule légère de Pauli et le lourd neutron de Chadwick par un diminutif : neutrino, la petite chose neutre.
Le nom est resté — dans toutes les langues, sans traduction.
Chicago Pile-1
La seconde grande réalisation de Fermi se situe en dehors de la physique des neutrinos, mais appartient à la préhistoire de ses mesures. Le 2 décembre 1942, sous la tribune d'un terrain de sport de l'université de Chicago, la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée fut réussie.
Le dispositif était constitué de briques de graphite et d'uranium, commandé par des barres de cadmium suspendues à une corde ; un homme muni d'une hache se tenait prêt à la trancher. Il n'y avait aucun blindage.
De cette lignée sont issus les réacteurs nucléaires, et avec eux la source auprès de laquelle la première mise en évidence d'un neutrino réussit en 1956 : un réacteur fournit des antineutrinos en un nombre qu'aucune autre installation artificielle n'atteint.
Postérité
Fermi mourut en 1954, à 53 ans, d'un cancer de l'estomac, vraisemblablement comme conséquence tardive de son travail avec des matières radioactives.
Son nom se retrouve partout : dans l'élément fermium, dans le Fermilab, dans le niveau de Fermi de la physique du solide, dans la statistique de Fermi-Dirac. Son doctorant Jack Steinberger reçut lui-même en 1988 le prix Nobel pour la mise en évidence de la deuxième espèce de neutrino.
Termes associés
- Wolfgang Pauli — la proposition
- Désintégration bêta — le processus
- Interaction faible — la force sous-jacente
- Ettore Majorana — son collaborateur à Rome
Sources
- E. Fermi : Versuch einer Theorie der β-Strahlen, Zeitschrift für Physik 88, 161 (1934).
- Fondation Nobel : prix Nobel de physique 1938.