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Enrico Fermi

Enrico Fermi
Enrico Fermi

Physicien italien (Rome 1901-Chicago 1954).

À la fois théoricien et expérimentateur, il fut l'un des plus grands physiciens du xxe siècle. Créateur de la pile atomique, il a ouvert la voie à l'exploitation de l'énergie nucléaire. Il fut aussi un professeur hors pair, qui forma un très grand nombre d'élèves.

Des débuts prometteurs

Troisième enfant d'un agent des chemins de fer et d'une institutrice, Enrico Fermi passe son enfance à Rome. Bon élève, il se passionne très jeune pour la physique et les mathématiques. En 1918, il entre à l'École normale de Pise, fondée par Napoléon sur le modèle de l'École normale supérieure de Paris. Il s'y consacre à la physique et obtient en 1922 son doctorat, avec une thèse sur la réfraction des rayons X par les surfaces cristallines. En même temps, il publie les résultats de recherches sur des problèmes d'électrodynamique et de relativité, faisant ainsi preuve d'une égale aptitude à la théorie et à l'expérience. L'hiver suivant, ayant obtenu une bourse, il part étudier la mécanique quantique à Göttingen sous la direction de Max Born. En 1923-1924, il est chargé d'un cours d'initiation aux mathématiques à l'Institut de physique de l'université de Rome. Puis il passe trois mois à Leyde, auprès de Paul Ehrenfest (1880-1933), dont les travaux de physique statistique ont suscité son intérêt. Après avoir professé deux ans à Florence, il revient en 1926 à Rome, où lui est confiée la chaire de physique théorique. Il épouse, en 1928, une étudiante, Laura Capon, qu'il a souvent rencontrée au cours de vacances dans les Alpes, et dont il aura deux enfants. À cette époque, il se fait connaître en créant la théorie statistique quantique applicable aux particules qui obéissent au principe d'exclusion que vient d'énoncer Wolfgang Pauli (d'où le nom générique de fermions donné à présent à ces particules, telles que les électrons, les protons et les neutrons).

Le père de la pile atomique

À partir de 1932, Fermi se tourne vers la physique nucléaire. Il établit une théorie de la radioactivité β qui le conduit à postuler, en 1933, l'existence du neutrino. Puis, après la découverte, en 1934, par Frédéric et Irène Joliot-Curie, de la radioactivité artificielle, il développe la physique des réactions nucléaires en utilisant comme projectiles des neutrons lents. Ces travaux lui valent le prix Nobel de physique en 1938. Mais, après avoir reçu son prix à Stockholm, il décide de ne pas regagner l'Italie fasciste (sa femme, d'origine juive, y est menacée par les nouvelles lois raciales) et, au début de 1939, il s'embarque avec sa famille pour les États-Unis, où une chaire de physique lui a été proposée à l'université Columbia.

Il entreprend des recherches sur la fission de l'uranium, dont Niels Bohr vient de lui apprendre la découverte. Il démontre la possibilité d'entretenir une réaction en chaîne, et, après un an et demi d'expérimentations, il réussit avec son équipe, le 2 décembre 1942, à faire fonctionner, sous les gradins d'un stade de Chicago, la première pile atomique (autrement dit, le premier réacteur nucléaire, produisant de l'énergie grâce à une réaction de fission en chaîne contrôlée), à uranium naturel et graphite. Sa collaboration à la construction de la bombe atomique étant devenue indispensable, il est naturalisé américain en 1944 et incorporé, comme une pléiade d'autres savants ayant fui l'Europe – Niels Bohr, Emilio Segrè, Hans Bethe, Edward Teller –, à l'équipe dirigée par Robert Oppenheimer à Los Alamos (Nouveau-Mexique), pour mettre au point l'arme nucléaire (projet Manhattan). Les travaux de cette équipe aboutissent à l'explosion de la première bombe atomique, le 16 juillet 1945, à Alamogordo.

Après la guerre, tournant le dos aux recherches militaires, Fermi retourne à Chicago, en 1946, comme professeur à l'Institut de physique nucléaire (qui porte à présent son nom). Il y étudie la diffraction des neutrons par les cristaux et devient l'un des initiateurs de la physique des particules. Il s'intéresse aussi au rayonnement cosmique, autant, dira-t-on, comme thème de recherche que comme prétexte pour s'adonner à son sport favori, l'alpinisme. Alors que beaucoup enviaient sa joie de vivre, il est emporté par un cancer de l'estomac, à 53 ans.

Le paradoxe de Fermi



Pendant l'été 1950, à la cantine du laboratoire national de Los Alamos, Fermi discutait avec trois autres physiciens renommés d'un dessin humoristique paru dans le New Yorker. À la suite d'une série de vols de poubelles à New York, le dessinateur avait représenté une soucoupe volante posée sur une autre planète avec des petits hommes verts tirant chacun un conteneur de déchets. Subitement, Fermi se leva de table et s'écria : « Mais où sont-ils ? »

En effet, vu le nombre d'étoiles de la Galaxie et la relative jeunesse du Soleil par rapport à l'âge de la Galaxie, s'il existait des civilisations extraterrestres techniquement avancées, l'une d'entre elles au moins aurait dû coloniser la Galaxie entière depuis longtemps et il est surprenant qu'on n'ait pas encore rencontré d'extraterrestres. Ce paradoxe est souvent mis en avant par ceux qui ne croient pas à l'existence de vie intelligente hors de la Terre.