Enrico Fermi

1. Introduction

La vie de Fermi a aussi été une histoire d’exil et de conscience. C’était un Italien qui a quitté son pays en 1938, quand les lois raciales du régime fasciste menaçaient sa femme juive, Laura, et il n’a plus jamais vécu en Italie.

Il est devenu citoyen américain, il a travaillé sur l’arme qui a mis fin à la Seconde Guerre mondiale, et il a passé les dernières années de sa vie à s’inquiéter de ce que cette arme signifiait pour le monde.

Il est mort en 1954, à l’âge de cinquante-trois ans, d’un cancer de l’estomac, et il a été pleuré comme un scientifique, un enseignant et un homme d’une modestie et d’un charme extraordinaires. Cet article raconte l’histoire de sa vie, de ses découvertes, de son rôle dans le projet Manhattan et de son héritage — et il se demande ce que signifiait être l’homme qui, plus que quiconque, a ouvert l’ère nucléaire.

Enrico Fermi (1901–1954) a été l’un des plus grands physiciens du vingtième siècle, et le seul à être également grand comme théoricien et comme expérimentateur. En 1926, il a développé la statistique qui décrit le comportement des particules qui constituent la matière.

Dans les années 1930, il a découvert que les neutrons lents pouvaient diviser les noyaux atomiques, une découverte qui a conduit, en quelques années, à la fission nucléaire et à la bombe atomique. En 1942, dans un court de squash aménagé sous les tribunes du stade de football de l’université de Chicago, il a construit Chicago Pile-1, le premier réacteur nucléaire, et réalisé la première réaction en chaîne nucléaire contrôlée et auto-entretenue de l’histoire.

Il a ensuite aidé à construire la bombe atomique à Los Alamos, et après la guerre, il est devenu l’un des fondateurs de la physique des particules moderne.

2. Faits essentiels

Nom complet	Enrico Fermi
Né	29 septembre 1901, Rome, Italie
Mort	28 novembre 1954, Chicago, Illinois, États-Unis (cancer de l’estomac)
Domaines	Physique théorique et expérimentale ; physique nucléaire ; physique des particules
Connu pour	Statistique de Fermi-Dirac ; neutrons lents ; Chicago Pile-1 ; la première réaction en chaîne nucléaire
Prix Nobel	Prix Nobel de physique, 1938
Principaux postes	Université de Rome (1927–1938) ; université Columbia (1939–1942) ; université de Chicago (1942–1954) ; Los Alamos (1944–1945)
Famille	Épouse Laura Capon Fermi (mariés en 1928) ; enfants Nella et Giulio
Nommés en son honneur	Élément 100, le fermium ; Laboratoire national de l’accélérateur Fermi ; le paradoxe de Fermi

3. Jeunesse et éducation

Une enfance romaine

Enrico Fermi est né le 29 septembre 1901 à Rome, troisième enfant d’Alberto Fermi, fonctionnaire au ministère des Chemins de fer, et d’Ida de Gattis, institutrice. C’était un garçon calme et sérieux, qui a montré un talent extraordinaire pour les mathématiques et la physique dès son plus jeune âge.

Son frère aîné Giulio, dont il était très proche, est mort en 1915 lors d’une opération pour un abcès de la gorge, et cette perte a profondément affecté Fermi : il s’est jeté dans ses études, et il est devenu, selon les mots d’un ami, « un garçon qui avait décidé d’être un homme ».

Il s’est enseigné la physique à partir des livres de la bibliothèque de son père, il a construit des appareils électriques dans sa chambre, et à l’âge de quatorze ans, il lisait les œuvres des grands physiciens dans leur langue originale.

Il n’était pas un enfant prodige au sens habituel — il n’était pas célèbre, et il n’était pas poussé par des parents ambitieux — mais c’était un garçon d’une concentration et d’une clarté d’esprit inhabituelles, et ses professeurs ont reconnu, très tôt, qu’il ne ressemblait à aucun élève qu’ils avaient jamais eu.

Pise et les garçons de la Via Panisperna

En 1918, Fermi a obtenu une place à la Scuola Normale Superiore de Pise, l’université la plus prestigieuse d’Italie, où il a étudié la physique et obtenu son diplôme en 1922 avec une thèse sur les rayons X. Il a passé un an en Allemagne, travaillant avec Max Born à Göttingen, puis est retourné en Italie, où en 1927, à l’âge de vingt-six ans, il est devenu professeur de physique théorique à l’université de Rome.

Il a réuni autour de lui un groupe de jeunes physiciens — Edoardo Amaldi, Franco Rasetti, Emilio Segrè, Bruno Pontecorvo et d’autres — qui travaillaient dans un petit laboratoire de la Via Panisperna, une rue étroite du centre de Rome.

Le groupe, qui s’appelait les « garçons de la Via Panisperna », est devenu l’une des équipes les plus productives de l’histoire de la physique, et leurs travaux des années 1930 ont transformé la compréhension du noyau atomique. Fermi était leur chef, et il était, selon tous les récits, un chef remarquable : il combinait la clarté d’un théoricien avec les mains d’un expérimentateur, il expliquait les idées difficiles avec une simplicité que ses étudiants n’ont jamais oubliée, et il a créé une atmosphère dans laquelle des jeunes hommes pouvaient accomplir de grands travaux.

La statistique de Fermi-Dirac

La première grande contribution de Fermi à la physique est venue en 1926, quand il a développé la statistique qui décrit les particules à spin demi-entier — les particules, comme les électrons, les protons et les neutrons, qui constituent la matière. Le travail a été réalisé indépendamment par le physicien britannique Paul Dirac, et la statistique est aujourd’hui connue sous le nom de statistique de Fermi-Dirac.

L’idée était simple dans son énoncé et profonde dans ses conséquences : les particules de ce type obéissent au principe d’exclusion de Pauli, qui dit que deux d’entre elles ne peuvent pas occuper le même état quantique, et c’est ce principe, plus que tout autre, qui explique pourquoi la matière est stable, pourquoi les atomes ont leur structure, et pourquoi le monde est solide plutôt que de s’effondrer en un point.

Fermi avait vingt-cinq ans quand il a publié ce travail, et il s’est établi, du jour au lendemain, comme l’un des principaux physiciens théoriciens du monde. C’était la première de ses grandes découvertes, et elle a été faite avec du papier et un crayon, et non avec des machines — un rappel que le génie de Fermi relevait autant de la pensée que de l’expérience.

4. Engagement et avancement

Les neutrons lents et la nouvelle physique

En 1932, le neutron a été découvert par James Chadwick en Angleterre, et Fermi en a immédiatement vu l’importance. Le neutron, qui n’a pas de charge électrique, pouvait pénétrer dans un noyau atomique sans être repoussé par la charge positive des protons, et Fermi s’est rendu compte qu’il pouvait être utilisé pour créer de nouveaux éléments plus lourds.

En 1934, lui et son groupe de la Via Panisperna ont commencé une étude systématique du bombardement par neutrons, irradiant presque tous les éléments du tableau périodique avec des neutrons provenant d’une petite source de radon et de béryllium. Les résultats ont été stupéfiants : dans de nombreux cas, le bombardement produisait des isotopes radioactifs, et Fermi a cru — à tort, comme on l’a vu par la suite — qu’il avait créé des éléments plus lourds que l’uranium, les soi-disant éléments transuraniens.

Le travail était brillant, et il était erroné dans son interprétation, mais il était erroné d’une façon qui a changé le monde : il a conduit d’autres physiciens, avant tout Otto Hahn et Fritz Strassmann en Allemagne, à répéter les expériences et à découvrir, en décembre 1938, que le noyau d’uranium n’avait pas absorbé le neutron mais s’était scindé en deux.

Cette découverte était la fission nucléaire, et les expériences de Fermi l’avaient rendue possible.

5. Commandements et campagnes principales

Le prix Nobel et l’émigration — Le prix Nobel de 1938

En 1938, Fermi a reçu le prix Nobel de physique pour ses travaux sur le bombardement par neutrons et la découverte des neutrons lents. Le prix était la plus haute distinction scientifique, et il est arrivé à un moment de crise. À l’été 1938, le gouvernement fasciste de Mussolini, sous la pression allemande, avait introduit les lois raciales, qui privaient les Juifs italiens de leurs droits et de leurs emplois.

L’épouse de Fermi, Laura Capon, était juive, et leurs enfants étaient, selon les lois, classés comme juifs. Fermi lui-même n’était pas juif, mais sa famille était désormais en danger, et il devait décider de rester en Italie ou de partir.

Le prix Nobel lui en a donné l’occasion : il s’est rendu à Stockholm en décembre 1938 pour recevoir le prix, et de Stockholm, lui et sa famille ont navigué directement vers les États-Unis, où on lui avait offert un poste à l’université Columbia à New York. Il n’a plus jamais vécu en Italie.

La décision de partir a été, selon tous les récits, la plus difficile de sa vie, et aussi la plus importante : elle a sauvé sa famille, et elle a amené aux États-Unis le physicien qui allait construire le premier réacteur nucléaire.

La fuite vers l’Amérique

Les Fermi sont arrivés à New York en janvier 1939, et Fermi a commencé à travailler à l’université Columbia. Le moment ne pouvait pas être plus significatif : quelques semaines après son arrivée, la nouvelle de la découverte de la fission par Hahn et Strassmann est parvenue aux États-Unis, et Fermi a été l’un des premiers physiciens en Amérique à comprendre ce qu’elle signifiait.

Il a également appris, au cours des mêmes semaines, que les physiciens allemands travaillaient sur la fission, et qu’une bombe atomique allemande était une réelle possibilité. À l’été 1939, il a rencontré le physicien hongrois Leo Szilard, qui avait conçu l’idée de la réaction en chaîne nucléaire en 1933, et ensemble, ils ont commencé à travailler sur le problème de la réalisation d’une réaction en chaîne dans l’uranium.

Le travail était secret, il était urgent, et c’était, selon les propres mots de Fermi, « une course contre les Allemands ». Il est devenu citoyen américain en 1944, et il est resté aux États-Unis pour le reste de sa vie.

Son émigration a été l’une des grandes pertes pour la science italienne et l’un des grands gains pour la science américaine, et elle a été une conséquence directe des lois raciales fascistes.

La décision de quitter l’Italie a été, en fin de compte, autant celle de Laura que celle d’Enrico. Laura Capon Fermi, qui avait épousé Fermi en 1928, était une femme intelligente et courageuse, et elle a compris, plus tôt que son mari, ce que les lois raciales signifiaient pour leur famille.

C’est elle qui a insisté pour émigrer, qui a organisé le départ de la famille, et qui, dans ses mémoires Atoms in the Family, a raconté l’histoire de leur fuite avec une clarté et un humour que son mari, qui parlait rarement de ses sentiments, n’a jamais égalés.

Le départ des Fermi n’a pas été une fuite nocturne : ils sont partis ouvertement, avec le prix Nobel comme excuse, et ils n’ont emporté que ce qu’ils pouvaient emballer. Ils ont laissé derrière eux leur maison, leurs amis, et le groupe de la Via Panisperna, qui s’est dispersé dans le monde entier dans les années qui ont suivi.

Le rôle de Laura dans la décision rappelle que les grands événements de la science sont aussi des événements dans la vie des familles, et que derrière chaque émigration, il y a une femme qui a fait les bagages et pris les dispositions.

Chicago Pile-1 — Le court de squash sous les tribunes

En 1942, Fermi s’est installé à l’université de Chicago, où on lui a confié la tâche de construire le premier réacteur nucléaire. Le travail a été réalisé dans des conditions de secret et d’improvisation extraordinaires. Le réacteur — appelé « pile » parce que c’était un empilement de briques de graphite et d’uranium — a été construit dans un court de squash aménagé sous la tribune ouest de Stagg Field, le stade de football de l’université.

La pile était une structure de briques de graphite, d’environ 7,5 mètres de large, dans laquelle des morceaux de métal d’uranium et d’oxyde d’uranium étaient intégrés dans un réseau. Fermi et son équipe — qui comprenait Leo Szilard, Herbert Anderson et d’autres — travaillaient par équipes, empilant les briques à la main, mesurant le flux de neutrons au fur et à mesure, et calculant, avec des règles à calcul, si la pile deviendrait critique.

Le travail était dangereux : si la pile devenait incontrôlable, elle aurait pu libérer une dose mortelle de radiations. Fermi, qui comprenait les risques mieux que quiconque, a insisté sur un système de contrôle constitué de barres de cadmium pouvant être insérées pour arrêter la réaction, et sur une équipe d’hommes prêts avec des seaux de solution de cadmium à verser sur la pile en cas d’urgence.

La première réaction en chaîne

Le 2 décembre 1942, à 15 h 25, Fermi a ordonné le retrait de la dernière barre de contrôle, et Chicago Pile-1 est devenue critique : la réaction en chaîne nucléaire est devenue auto-entretenue, et elle s’est poursuivie, sous contrôle, pendant vingt-huit minutes avant que Fermi ordonne son arrêt.

La puissance produite était minuscule — environ un demi-watt, de quoi allumer une petite ampoule — mais l’événement a été l’un des plus importants de l’histoire de la science. Il a prouvé qu’une réaction en chaîne contrôlée était possible, il a prouvé qu’un réacteur nucléaire pouvait être construit, et il a ouvert la voie à la bombe atomique et à l’énergie nucléaire.

La nouvelle a été communiquée à Washington par un appel téléphonique codé : « Le navigateur italien a débarqué dans le Nouveau Monde », a rapporté Arthur Compton, collègue de Fermi, ce qui signifiait que le réacteur avait fonctionné. La date — le 2 décembre 1942 — est désormais l’un des repères du vingtième siècle, et le court de squash sous Stagg Field, démoli depuis longtemps, est commémoré comme le lieu où l’ère nucléaire a commencé.

Les vingt-huit minutes de la première réaction en chaîne ont été, selon tous les récits, une occasion d’un calme extraordinaire. Fermi, qui avait tout calculé à l’avance, observait les instruments, annonçait les lectures, et donnait ses ordres d’une voix calme.

Ses collègues, qui s’attendaient à du drame, ont été frappés par son sang-froid : il a mangé son déjeuner, comme l’un d’entre eux s’en souvenait, pendant que la pile fonctionnait, et il n’a montré aucune excitation. Quand la réaction a été arrêtée, les hommes du court de squash se sont serré la main, ont ouvert une bouteille de Chianti qu’Eugene Wigner avait apportée pour l’occasion, et ont porté un toast — dans des gobelets en papier, parce qu’il n’y avait pas de verres.

La scène est devenue l’une des légendes de la science, et elle exprime quelque chose d’essentiel au sujet de Fermi : c’était un homme qui a fait la chose la plus dangereuse au monde avec le calme d’un homme faisant de l’arithmétique.

Ce calme n’était pas de l’indifférence ; c’était la confiance d’un physicien qui avait fait ses calculs et qui savait, jusqu’à la dernière décimale, ce qui allait se passer.

Los Alamos et la bombe atomique — Le projet Manhattan

Après Chicago Pile-1, le travail de Fermi est devenu partie du projet Manhattan, le vaste effort américain pour construire la bombe atomique. En 1944, il s’est installé à Los Alamos au Nouveau-Mexique, où J. Robert Oppenheimer dirigeait la conception de l’arme.

Le rôle de Fermi à Los Alamos était celui d’un conseiller et d’un dépanneur : c’était l’homme vers qui les jeunes physiciens se tournaient quand ils étaient bloqués, et c’était l’homme dont Oppenheimer faisait le plus confiance au jugement. Il a travaillé sur la physique de la bombe, sur la conception des réacteurs qui produisaient le plutonium à Hanford, et sur les calculs qui prédisaient le rendement de l’explosion.

Il était aussi, selon tous les récits, une présence apaisante dans un lieu soumis à une énorme pression : il jouait avec ses enfants, il faisait de la randonnée en montagne, et il maintenait, même au milieu du projet de la bombe, la vie ordinaire d’un père de famille.

Ses collègues se souvenaient de lui comme du seul homme à Los Alamos qui ne semblait jamais avoir peur, et qui ne perdait jamais son sens de l’humour.

Trinity : la première explosion atomique

Le 16 juillet 1945, Fermi était présent à l’essai Trinity, la première explosion d’une bombe atomique, dans le désert du Nouveau-Mexique. Il a observé l’explosion depuis un bunker situé à dix miles de là, et il a réalisé, sur le moment, l’une des mesures les plus célèbres de l’histoire de la physique : alors que l’onde de choc passait, il a laissé tomber de petits morceaux de papier de sa main et mesuré la distance sur laquelle ils ont été emportés par le vent, et à partir de cela, il a estimé le rendement de l’explosion à environ dix mille tonnes de TNT — un chiffre remarquablement proche du rendement réel, mesuré plus tard à environ vingt mille tonnes.

L’histoire est devenue une légende, et elle est souvent racontée comme une blague, mais elle montre quelque chose de réel au sujet de Fermi : qu’il pouvait faire, avec une poignée de papier, ce qu’une armée d’instruments a mis des semaines à confirmer.

Après Trinity, Fermi a été l’un des physiciens qui ont signé la pétition demandant que la bombe ne soit pas utilisée contre le Japon sans démonstration, mais la pétition n’a pas été suivie d’effet, et les bombes ont été larguées sur Hiroshima et Nagasaki en août 1945.

L’histoire de la mesure de Fermi au papier à Trinity mérite d’être racontée en entier, parce qu’elle est souvent mal comprise. Fermi n’a pas deviné le rendement de la bombe ; il l’a mesuré, en utilisant le déplacement des morceaux de papier comme un anémomètre rudimentaire.

L’onde de choc, en passant, poussait l’air sur le côté, et le papier, tombant dans l’air en mouvement, était emporté sur une distance qui dépendait de la force de l’onde. Fermi, qui avait réfléchi au problème à l’avance, connaissait la relation entre le déplacement et l’énergie de l’explosion, et il a calculé le rendement dans sa tête, sur place, à un facteur deux près.

La mesure n’était pas un tour de passe-passe : c’était un exemple de ce que les physiciens appellent une estimation de Fermi — un calcul approximatif, fait avec un minimum de données, qui donne le bon ordre de grandeur. Le terme « estimation de Fermi » est encore utilisé aujourd’hui, en physique et dans les affaires, pour un calcul sur un coin de table qui saisit l’essence d’un problème, et il est nommé d’après l’homme qui, à Trinity, a mesuré la plus puissante explosion de l’histoire avec une poignée de papier déchiré.

6. Style de commandement

La route vers la fission

La découverte la plus importante de Fermi dans les années 1930 a été celle des neutrons lents. En octobre 1934, alors qu’il travaillait avec une source de neutrons, il a découvert que les neutrons ralentis en traversant de la cire de paraffine ou de l’eau étaient bien plus efficaces pour produire des réactions nucléaires que les neutrons rapides.

La découverte a été faite, selon le propre récit de Fermi, presque par accident : il avait l’intention d’utiliser un coin de plomb pour protéger l’expérience, et au dernier moment, il a décidé d’utiliser de la paraffine à la place.

Le résultat a été une augmentation spectaculaire de la radioactivité induite, et Fermi a immédiatement compris pourquoi : les neutrons lents passent plus de temps près d’un noyau, et ils sont donc plus susceptibles d’être capturés. La découverte des neutrons lents a été la clé du réacteur nucléaire, car elle a montré qu’une réaction en chaîne pouvait être contrôlée : les neutrons libérés par la fission pouvaient être ralentis par un modérateur — du graphite ou de l’eau lourde — et utilisés pour provoquer d’autres fissions à un rythme contrôlé.

Sans les neutrons lents, il n’y aurait pas eu de réacteur, et sans le réacteur, il n’y aurait pas eu de bombe.

Les expériences de 1934 : génie et erreur

Les expériences de 1934 rappellent que la science progresse autant par l’erreur que par le succès. Fermi croyait avoir créé de nouveaux éléments plus lourds que l’uranium, et il a annoncé la découverte avec confiance. Cette affirmation était fausse : les « nouveaux éléments » étaient en fait les fragments de noyaux d’uranium qui s’étaient scindés, et Fermi avait, sans le savoir, réalisé la première fission nucléaire.

L’erreur n’était pas un échec de méthode — les expériences de Fermi étaient soigneuses et ses mesures étaient précises — mais un échec d’interprétation, parce que l’idée qu’un noyau puisse se scinder en deux était si étrange que personne, pas même Fermi, n’était prêt à y croire.

Quand Hahn et Strassmann ont publié leurs résultats en 1938, Fermi a immédiatement compris ce qui s’était passé, et il a accepté la correction avec la grâce qui le caractérisait. Il n’a jamais prétendu avoir découvert la fission, et il a toujours attribué le mérite à Hahn et Strassmann.

Cet épisode montre quelque chose d’important au sujet de Fermi : c’était un scientifique qui se souciait davantage de la vérité que de sa propre réputation, et qui était prêt à admettre une erreur quand les preuves l’exigeaient.

7. Controverses

La conscience et la bombe

Le rôle de Fermi dans la bombe atomique a été jugé de différentes façons, et le jugement est toujours ouvert. Il n’a pas été l’un des physiciens qui se sont tourmentés publiquement au sujet de la bombe : il n’a pas, comme Leo Szilard, fait campagne contre son utilisation, et il n’a pas, comme J. Robert Oppenheimer, exprimé de remords publics après la guerre.

Il croyait que la bombe avait été nécessaire, qu’une bombe allemande aurait été pire, et que les scientifiques qui l’avaient construite avaient fait leur devoir. Mais il s’est aussi inquiété, dans ses dernières années, de la bombe à hydrogène, et il a été l’un des physiciens qui se sont opposés à son développement, soutenant que c’était une arme de génocide plutôt qu’une arme de guerre.

Il a été, en fin de compte, un homme qui comprenait les conséquences de son travail mieux que la plupart, et qui les a acceptées avec un calme que certains ont appelé sagesse et d’autres évasion. La question de ce que Fermi pensait de la bombe est, comme la question de ce qu’il pensait de quoi que ce soit, difficile à trancher, parce qu’il disait rarement ce qu’il pensait.

Ce qu’il a dit, dans ses dernières années, c’est que le monde devrait apprendre à vivre avec les forces qu’il avait libérées, et que la tâche du physicien, après avoir ouvert l’ère nucléaire, était d’aider le monde à y survivre.

8. Dernières années

Les années d’après-guerre — Chicago et l’Institut d’études nucléaires

Après la guerre, Fermi est retourné à l’université de Chicago, où il est devenu professeur de physique et le premier directeur de l’Institut d’études nucléaires, rebaptisé plus tard Institut Enrico Fermi en son honneur. Il a construit une nouvelle carrière en physique des particules, travaillant sur les propriétés du pion, sur les rayons cosmiques, et sur les nouveaux accélérateurs construits après la guerre.

Il était aussi un enseignant légendaire : ses cours à Chicago étaient célèbres pour leur clarté, et ses étudiants — parmi lesquels certains des physiciens les plus importants de la génération suivante — se souvenaient de lui comme d’un homme capable d’expliquer les idées les plus difficiles avec les mots les plus simples.

Il était connu parmi ses collègues sous le surnom de « Pape », un surnom qui reflétait à la fois son autorité et son infaillibilité : quand Fermi disait quelque chose sur la physique, c’était, selon les mots d’un collègue, « comme si le Pape avait parlé ».

Il était aussi, selon tous les récits, un homme d’un grand charme personnel, qui aimait la randonnée, la voile, et passer du temps avec sa famille.

Le paradoxe de Fermi et la question de la vie

À l’été 1950, Fermi a posé une question qui est devenue l’une des plus célèbres de la science. Lors d’un déjeuner avec des collègues à Los Alamos, discutant de la possibilité d’une vie extraterrestre, il a soudain demandé : « Où est tout le monde ? » La question, devenue le paradoxe de Fermi, était simple : si l’univers est vaste et ancien, et si la vie est courante, alors la galaxie devrait être pleine de civilisations, et nous devrions en avoir vu des preuves.

Le fait que nous n’en ayons pas vu est un paradoxe, et il est débattu depuis lors. La propre réponse de Fermi, s’il en avait une, n’est pas consignée, mais la question elle-même est devenue un classique du raisonnement scientifique : une simple observation, faite en conversation, qui ouvre un problème profond.

Le paradoxe n’est toujours pas résolu, et il est toujours cité, plus de soixante-dix ans plus tard, comme un exemple de la capacité de Fermi à poser la question à laquelle personne d’autre n’avait pensé.

Le déjeuner au cours duquel Fermi a posé sa célèbre question était une occasion ordinaire, et c’est en partie ce qui fait son charme. Il mangeait avec Edward Teller, Herbert York et d’autres, et la conversation s’était tournée vers les soucoupes volantes et un dessin humoristique du New Yorker au sujet d’une soucoupe volante.

Fermi, qui écoutait tranquillement, a soudain posé sa question, et la table est tombée dans le silence. Les autres ont compris, aussitôt, qu’il avait posé quelque chose de profond : que l’absence de preuves de civilisations extraterrestres était elle-même un fait qui devait être expliqué.

Le paradoxe a depuis reçu de nombreuses réponses — que les civilisations se détruisent elles-mêmes, qu’elles se cachent, que le voyage interstellaire est impossible, que nous sommes seuls — mais aucune d’entre elles n’a été prouvée, et la question reste ouverte.

Le déjeuner est resté dans les mémoires parce qu’il montre Fermi sous son meilleur jour : non pas devant un tableau noir, non pas dans un laboratoire, mais à table, un sandwich à la main, posant la question que tous les autres avaient manquée.

La mort et la famille — La maladie et les derniers mois

À l’automne 1954, Fermi est tombé malade. Il travaillait, comme toujours, à pleine vitesse, et il attribuait sa fatigue et sa perte d’appétit au surmenage. En octobre, il a subi une opération exploratoire, et les chirurgiens ont découvert un cancer de l’estomac inopérable. Il avait cinquante-trois ans.

Il a affronté le diagnostic avec le même calme qu’il avait montré à Chicago Pile-1 et à Trinity : il a mis ses affaires en ordre, il a continué à travailler aussi longtemps qu’il a pu, et il a passé ses dernières semaines avec sa famille. Il est mort le 28 novembre 1954, chez lui à Chicago, avec Laura et ses enfants à ses côtés.

La cause de sa mort a été beaucoup discutée : certains ont suggéré que son exposition aux radiations pendant son travail sur le réacteur et la bombe avait contribué au cancer, mais il n’y a pas de preuve directe de cela, et le cancer de l’estomac était, dans les années 1950, une maladie courante.

Ce qui est certain, c’est qu’il est mort trop jeune, au sommet de ses forces, et que la physique a perdu, avec sa mort, l’un de ses plus grands praticiens.

Laura, Nella et Giulio

Fermi a laissé derrière lui sa femme Laura, sa fille Nella et son fils Giulio. Laura, qui avait partagé son exil et ses triomphes, a vécu encore vingt-trois ans, et elle est devenue, à part entière, une écrivaine et une gardienne de la mémoire de son mari : ses mémoires Atoms in the Family, publiés en 1954, sont l’un des meilleurs récits de la vie d’un physicien jamais écrits, et ils sont toujours imprimés aujourd’hui.

Nella est devenue écrivaine et éditrice, et Giulio est devenu physicien, suivant son père dans la profession qu’il avait aimée. La famille s’est installée à Chicago, et ils sont restés, pour le reste de leur vie, une partie de la communauté universitaire que Fermi avait contribué à construire. Fermi lui-même a été incinéré, et ses cendres ont été dispersées, à sa demande, dans un lieu non divulgué.

Il n’y a pas de grand tombeau, pas de monument au sens habituel : son mémorial est l’institut qui porte son nom, le laboratoire qui porte son nom, et l’élément qui porte son nom — et les étudiants, aujourd’hui des vieillards, qui se souviennent encore de ses cours.

Les mémoires de Laura Fermi, Atoms in the Family, méritent une place dans tout récit sur son mari, parce que c’est le livre qui montre Fermi comme un homme plutôt que comme un scientifique. Elle y a écrit sur sa modestie, son humour, son amour de la randonnée et de la voile, son impatience face à la grandiloquence, et son dévouement à sa famille — et elle en a écrit avec une chaleur et un esprit que son mari, célèbre pour sa réserve au sujet de ses sentiments, n’a jamais montrés dans ses propres écrits.

Le livre raconte également l’histoire de l’émigration, des années de guerre, et de la vie d’une famille qui a vécu, pendant quinze ans, au centre de la plus grande entreprise scientifique de l’histoire. C’est, en fin de compte, une histoire d’amour autant qu’un mémoire, et c’est la raison pour laquelle nous connaissons Fermi non seulement comme l’homme qui a construit le premier réacteur, mais comme un mari et un père qui, malgré tout son génie, était le plus heureux chez lui, avec sa famille, dans la vie ordinaire que son travail avait rendue extraordinaire.

9. Jugement des historiens

L’architecte de l’ère nucléaire

L’héritage de Fermi est l’ère nucléaire elle-même. Il n’a pas inventé la fission nucléaire, et il n’a pas construit la bombe atomique seul, mais il a fait plus que quiconque pour rendre les deux possibles : il a découvert les neutrons lents, il a construit le premier réacteur, et il a montré que la réaction en chaîne pouvait être contrôlée.

Le monde qui en a résulté — un monde d’énergie nucléaire et d’armes nucléaires, de réacteurs et de dissuasion — est le monde que Fermi a créé, et c’est un monde qui est toujours, soixante-dix ans après sa mort, le fait central de la politique internationale.

Il a aussi été le fondateur de la physique des particules moderne : ses travaux sur le pion, sur les rayons cosmiques et sur l’interaction faible ont jeté les fondations de la physique de la seconde moitié du vingtième siècle.

Le Laboratoire national de l’accélérateur Fermi, près de Chicago, porte son nom, et l’élément fermium, l’élément 100, découvert dans les débris du premier essai de bombe à hydrogène en 1952, a été nommé en son honneur en 1955. Peu de scientifiques ont eu autant de choses nommées en leur honneur, et peu l’ont autant mérité.

10. Héritage

Le Pape de la physique

Le surnom de « Pape » — donné à Fermi par ses collègues — exprime quelque chose d’essentiel au sujet de sa place dans la physique. Ce n’était pas une blague sur son autorité, ou pas seulement une blague : c’était la reconnaissance que le jugement de Fermi était, le plus souvent, juste, et que quand il parlait, les autres physiciens écoutaient.

Le surnom exprime aussi quelque chose au sujet de son caractère : c’était un homme d’un grand sérieux, d’une grande modestie, et d’une grande gentillesse, qui n’a jamais recherché le pouvoir et ne l’a jamais abusé. Il était, selon les mots d’un de ses étudiants, « le physicien le plus complet du siècle » — un homme capable de faire de la théorie et de l’expérience, de calculer et de construire, d’enseigner et de diriger, et qui faisait tout cela avec une simplicité qui rendait le difficile facile.

C’est son héritage, et c’est pourquoi son nom est toujours prononcé avec révérence dans les départements de physique du monde entier, soixante-dix ans après sa mort. L’ère nucléaire qu’il a ouverte est toujours avec nous, et les questions qu’il a posées — sur le noyau, sur les étoiles, sur la question de savoir si nous sommes seuls dans l’univers — sont toujours les questions auxquelles la physique essaie de répondre.

11. Questions fréquentes

Qu’a découvert Enrico Fermi ?

Il a développé la statistique de Fermi-Dirac (1926), découvert que les neutrons lents sont bien plus efficaces pour provoquer des réactions nucléaires (1934), et construit Chicago Pile-1, réalisant la première réaction en chaîne nucléaire contrôlée et auto-entretenue le 2 décembre 1942. Il a également aidé à construire la bombe atomique à Los Alamos.

Qu’était-ce que Chicago Pile-1 ?

Le premier réacteur nucléaire, construit par Fermi et son équipe dans un court de squash aménagé sous Stagg Field à l’université de Chicago. Le 2 décembre 1942, il a réalisé la première réaction en chaîne nucléaire contrôlée et auto-entretenue, produisant environ un demi-watt de puissance pendant vingt-huit minutes. Il a prouvé que les réacteurs — et les bombes atomiques — étaient possibles.

Pourquoi Fermi a-t-il quitté l’Italie ?

En raison des lois raciales fascistes de 1938, qui menaçaient sa femme juive Laura et leurs enfants. Il s’est rendu à Stockholm pour recevoir le prix Nobel en décembre 1938 et a navigué de là directement vers les États-Unis, où il avait un poste à l’université Columbia. Il n’a plus jamais vécu en Italie.

Qu’est-ce que le paradoxe de Fermi ?

Lors d’un déjeuner à Los Alamos en 1950, Fermi a demandé : « Où est tout le monde ? » Si l’univers est vaste et ancien et si la vie est courante, la galaxie devrait être pleine de civilisations — pourtant, nous n’en voyons aucune preuve. La contradiction entre l’attente et l’absence de preuves est le paradoxe de Fermi, et il reste non résolu.

Fermi regrettait-il d’avoir construit la bombe atomique ?

Il n’a pas exprimé de remords publics comme Oppenheimer, et il croyait que la bombe avait été nécessaire pour vaincre l’Allemagne et le Japon. Mais dans ses dernières années, il s’est opposé à la bombe à hydrogène, soutenant que c’était une arme de génocide plutôt qu’une arme de guerre. Il parlait rarement de ses sentiments, de sorte que ses opinions privées sont difficiles à connaître.

Qu’est-ce qui porte le nom de Fermi ?

L’élément 100, le fermium ; le Laboratoire national de l’accélérateur Fermi près de Chicago ; l’Institut Enrico Fermi à l’université de Chicago ; le télescope spatial à rayons gamma Fermi ; et l’« estimation de Fermi », un calcul approximatif sur un coin de table. Son nom est également attaché à la statistique de Fermi-Dirac et au paradoxe de Fermi.

12. Sources

1. Wikipédia, « Enrico Fermi » — dates, carrière, Chicago Pile-1, Los Alamos, mort et héritage.
2. Encyclopædia Britannica, « Enrico Fermi » — vie et évaluation.
3. Laura Fermi, Atoms in the Family : My Life with Enrico Fermi (University of Chicago Press, 1954) — la vie de Fermi telle que sa femme l’a vue.
4. Emilio Segrè, Enrico Fermi, Physicist (University of Chicago Press, 1970) — biographie par un collègue et lauréat du prix Nobel.
5. Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb (Simon & Schuster, 1986) — Fermi, Chicago Pile-1 et Los Alamos.
6. George Gamow, Thirty Years That Shook Physics (Doubleday, 1966) — la physique de la génération de Fermi.
7. Enrico Fermi, Collected Papers (University of Chicago Press, 1962–1965) — les écrits scientifiques de Fermi.

Articles connexes

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• George Patton
• Ion Antonescu