C’est il ya 75 ans, sous les gradins d’un terrain de football de l’Université de Chicago, que les scientifiques ont fait le premier pas vers la maîtrise de la puissance de la réaction en chaîne de fission nucléaire. Leurs recherches ont initié l'ère atomique et ont véritablement lancé la course du projet Manhattan vers une arme d'une puissance inimaginable. Plus tard, précisément, la même technique encouragerait la construction de centrales nucléaires qui fournissent aujourd'hui 20% de l'énergie américaine. De la médecine à l’art, l’impressionnant et terrible potentiel de scission de l’atome a laissé peu d’aspects de notre vie intacts.
L'histoire commence à la fin de 1938, lorsque les chimistes Otto Hahn, Fritz Strassman et Lise Meitner ont permis de découvrir que l'atome - dont le nom même vient du grec «indivisible» - pourrait en fait être séparé. En collaboration à distance avec Meitner, un réfugié juif d’Allemagne nazie établi à Stockholm, en Suède, Hahn et Strassman ont bombardé de grands atomes d’uranium instables avec de minuscules neutrons à l’Université de Berlin. À leur grande surprise, ils ont découvert que le processus pouvait produire du baryum, un élément beaucoup plus léger que l'uranium. Cela a révélé qu'il était possible de scinder les noyaux d'uranium en composants moins massifs et chimiquement distincts.
Le trio de chercheurs a immédiatement compris qu'ils étaient sur un coup de tête. Changer l'identité même d'un élément était autrefois la fantaisie des alchimistes: maintenant, c'était une réalité scientifique. Pourtant, à l'époque, ils n'avaient qu'une idée des nombreuses révolutions scientifiques et culturelles que leur découverte déclencherait.
Les travaux théoriques entrepris par Meitner et son neveu Otto Frisch développèrent rapidement cette première constatation: un article publié dans Nature en janvier 1939 exposait non seulement les mécanismes de la fission, mais également son incroyable rendement énergétique. Lorsque des noyaux d'uranium lourds ont éclaté, passant d'états instables à haute énergie à des états stables à basse énergie, ils ont libéré d'énormes quantités d'énergie. De plus, les atomes de fissure crachent des neutrons parasites capables de déclencher la fission dans d'autres noyaux voisins.
Après qu'une équipe américaine de la Columbia University ait rapidement répliqué le résultat de Berlin, il était clair que le pouvoir de la division des atomes n'était pas une blague. Compte tenu du climat géopolitique difficile de l’époque, la hâte de tirer parti de cette nouvelle technologie a pris une importance considérable. Le monde lui-même ressemblait à un atome instable au seuil de l'autodestruction. Aux États-Unis, le président Franklin Roosevelt était de plus en plus préoccupé par l'ascension des tyrans charismatiques à l'étranger.
Le réacteur encombrant a été érigé sous les stands à Staggs Field. (Université de Chicago) Pour certains chimistes et physiciens, la situation était encore plus grave. «Les scientifiques, dont certains [dont Albert Einstein et le physicien hongrois Leo Szilárd] étaient des réfugiés de l'Europe fasciste, savaient ce qu'il était possible de faire», déclare Eric Isaacs, professeur de physique à l'université de Chicago. «Ils connaissaient Adolf Hitler. Et avec leurs collègues et leurs pairs ici en Amérique, ils ont très vite compris que, maintenant que nous avions la fission, il serait certainement possible d'utiliser cette énergie de manière néfaste. "
La possibilité d'enchaîner une chaîne de réactions de fission afin de générer assez d'énergie pour provoquer une véritable destruction était particulièrement effrayante. En août 1939, cette inquiétude incita Einstein et Szilárd à se rencontrer et à rédiger une lettre à Roosevelt l'avertissant du danger que l'Allemagne crée une bombe nucléaire et l'exhortant à lancer un programme de recherche interne intensive aux États-Unis. Einstein, qui, comme Lise Meitner avait abandonné son poste de professeur en Allemagne au moment où le sentiment antisémite s'installait, entérinant le message grave, garantissant qu'il laisserait une profonde impression au président.
Un mois plus tard, l'armée hitlérienne entra en Pologne, déclenchant la seconde guerre mondiale. Comme le décrit Isaacs, Roosevelt, réticent, s'est rapidement rendu compte de la manière de penser de Szilárd et a compris la nécessité pour les Alliés de frapper l'Allemagne d'une arme nucléaire. À cette fin, il a officiellement fait appel à un groupe de chercheurs engagés dans le domaine du nucléaire, extrêmement talentueux. "J'ai convoqué un conseil d'administration", a écrit Roosevelt dans une lettre de suivi adressée à Einstein, "afin d'examiner de manière approfondie les possibilités de votre suggestion concernant l'élément de l'uranium".
«La lettre d'Einstein a mis un peu de temps à s'installer, dit Isaacs, mais le financement a ensuite commencé. Et Arthur Holly Compton, qui était à la tête du département de physique de l'Université de Chicago, a pu rassembler une équipe de rêve composée de scientifiques - chimistes, physiciens, métallurgistes - tous ici à l'université en 1941. Y compris Enrico Fermi, y compris Szilárd. Juste ici sur le campus. Et c'est là qu'ils ont fait l'expérience.
Une vue aérienne du quadrilatère commémoratif qui commémore maintenant le CP-1. En son centre (ou noyau) se trouve la sculpture bulbeuse de Henry Moore, "Nuclear Energy". Les vrilles noires environnantes comprennent une installation temporaire intitulée "Nuclear Thresholds" (Les seuils nucléaires), réalisée par Ogrydziak Prillinger Architects. (Université de Chicago) L'objectif de l'équipe de rêve était de produire une série d'événements de fission auto-entretenus dans un environnement contrôlé: en d'autres termes, une réaction nucléaire en chaîne. Hahn et Strassman avaient observé la fission dans quelques atomes isolés. À présent, Compton, Fermi et Szilárd souhaitaient rassembler des milliards de fissions, les neutrons libérés par une réaction déclenchant plusieurs autres. L'effet augmenterait de manière exponentielle, de même que sa production d'énergie.
Pour réaliser l'expérience, ils devraient créer le premier réacteur nucléaire de fabrication humaine au monde, un appareil rectangulaire en briques de graphite et en bois d'environ 60 pieds de long et 30 pieds de large et de hauteur. Dans le dispositif, des barres de contrôle du cadmium absorbaient les neutrons en excès provenant des réactions de fission, empêchant ainsi une perte de contrôle catastrophique. Dans sa niche située sous les stands du Stagg Field de l'université, le réacteur - conçu et fabriqué en l'espace d'un mois - a réussi à induire une réaction nucléaire en chaîne et à l'utiliser pour générer de l'énergie.
Le travail de l'équipe scientifique d'étoiles de Chicago a constitué le premier pas essentiel vers l'objectif du projet Manhattan de développer une bombe nucléaire avant l'Axe. Cet objectif serait atteint en 1945, lorsque les États-Unis largueront des bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki, mettant ainsi un terme meurtrier et provocateur à la guerre. ("Malheur à moi", aurait déclaré Einstein en entendant la nouvelle.) Et pourtant, la percée de Chicago Pile-1, surnommé CP-1, représentait plus qu'un pas en avant vers une plus grande puissance militaire pour les États-Unis. capacité à puiser dans le cœur même des atomes pour le carburant.
L’un des héritages les plus évidents de l’expérience CP-1 est la croissance du secteur de l’énergie nucléaire, que le physicien Enrico Fermi a contribué à relancer après sa participation à la firme de recherche secrète de Chicago. «À long terme, Fermi n’avait aucun intérêt pour les armes», déclare Isaacs. "Il a bien sûr travaillé sur le projet Manhattan et il était totalement dévoué. Mais, une fois la guerre finie, il a continué à construire des réacteurs, dans l’idée qu’ils seraient utilisés à des fins civiles, pour la production d’énergie."
"Énergie nucléaire" de Henry Moore vu de côté. À l'arrière-plan se dresse le dôme de la bibliothèque Joe et Rika Mansueto. (Université de Chicago) Isaacs note que la fission contrôlée démontrée avec le CP-1 a également ouvert la voie à l’incorporation de la technologie nucléaire dans la médecine (radiographies numériques, tomodensitométrie et autres outils de diagnostic, ainsi que dans le traitement du cancer) et dans l’agriculture (cité par Isaacs exemple des efforts en cours pour diversifier génétiquement les bananiers par irradiation tactique de leurs gènes). Pourtant, l’un des impacts les plus importants de la PC-1 a été la pratique de la science elle-même.
«Si vous pensez à ce qui s'est passé juste après la guerre», a déclaré Isaacs, «l'une des premières choses créées a été les agences fédérales qui financent la recherche dans ce pays: la Commission de l'énergie atomique, qui s'appelle maintenant le ministère de l'Énergie, et des années plus tard, les Instituts nationaux de la santé et la National Science Foundation. »Ces agences ont vu le jour après le succès de CP-1 et du projet Manhattan, ce qui a ouvert la voie à une confiance renouvelée du public dans la science et la technologie.
La collaboration scientifique «équipe de rêve» du Prestige a également gagné en importance grâce aux efforts du CP-1. Pour Isaacs, la recherche actuelle sur le cancer intercollégial, par exemple, est le prolongement naturel du modèle du projet Manhattan: rassemblez les esprits les plus brillants du pays et laissez la magie opérer. Grâce à Internet, les chercheurs modernes échangent souvent des données et des hypothèses sous forme numérique plutôt que physique. Toutefois, l'idéation et le prototypage rapides, orientés vers les objectifs, des jours Pile-1 de Chicago sont encore bien vivants.
Stagg Field a été fermé en 1957, les gradins qui abritaient autrefois le premier réacteur nucléaire artificiel au monde ont été démolis sommairement. Le site est maintenant un humble quadrilatère gris, entouré d’installations de recherche universitaires et de bibliothèques. Au cœur de cet espace ouvert, une sculpture en bronze dépouillée à la carapace arrondie commémore les percées atomiques. Sa forme pourrait être interprétée comme un bouclier protecteur ou la crête d'un champignon. Intitulée «Nuclear Energy», cette pièce a été commandée spécialement par le sculpteur abstrait Henry Moore.
Christine Mehring, présidente de la chaire d'histoire de l'art de l'Université de Chicago, s'interroge sur la sculpture cryptique de Moore. "Dans le monde nucléaire que nous occupons maintenant, dans lequel nous avons été livrés il y a 75 ans, de telles questions semblent vouées à nous hanter pour toujours.
