Le grand public peut considérer l’entreprise scientifique comme rationnelle et méthodique, évoluant de manière ordonnée et cohérente. Mais la science avance par à-coups, parfois en avant et parfois en arrière, parfois de façon méthodique et parfois tout à fait par accident. L'extraordinaire carrière d'Enrico Fermi, l'un des plus grands physiciens du XXe siècle, témoigne du rôle extraordinaire que jouent le hasard et les accidents dans les découvertes scientifiques. Fermi est principalement connu pour ses travaux sur la physique des neutrons, la fission nucléaire et les expériences qui ont conduit à la première bombe atomique.
En octobre 1934, Fermi dirigeait une petite équipe à Rome pour créer des éléments radioactifs en bombardant divers éléments avec des neutrons, les particules neutres lourdes se trouvant dans le noyau de la plupart des atomes. Ce faisant, il a divisé l'atome d'uranium. Mais pour diverses raisons, liées principalement aux limites de la radiochimie de son équipe, il ne le savait pas à l'époque. Cependant, ses collègues ont remarqué que le bombardement d'un élément alors qu'il était assis sur une table en bois rendait cet élément plus radioactif que lorsqu'il était assis sur une table en marbre. Ce n'était pas un résultat prévu, et ils ne l'auraient peut-être pas remarqué, mais par leur curiosité et leur force d'observation.
Cherchant une explication, ils ont amené le phénomène à Fermi. Fermi y réfléchit et en conclut que les noyaux plus légers en hydrogène et en carbone de la table en bois ralentissaient les neutrons, ce qui donnait aux neutrons plus de temps pour passer dans le noyau atomique et l’endommager, d’où l’augmentation de la radioactivité. Il a mené une expérience de confirmation avec un bloc de paraffine situé entre la source de neutrons et la cible - la paraffine contient beaucoup d’hydrogène et de carbone et convient donc parfaitement à ces objectifs.
Il est impossible d'exagérer l'importance de cette découverte accidentelle. Le travail que Fermi a ensuite exploité pour exploiter cette révélation, aboutissant au développement de la première réaction nucléaire en chaîne le 2 décembre 1942 à Chicago, était entièrement basé sur l'effet de "neutron lent". Les briques de graphite qui constituaient la structure du premier pieu atomique ont servi de modérateur pour ralentir les neutrons émis par les limaces d’uranium encastrées dans le pieu, augmentant ainsi la probabilité de fission. Tous les réacteurs nucléaires ne sont pas basés sur cet effet; c’est un aspect essentiel de la recherche sur la fission qui a inexorablement conduit au développement de l’arme nucléaire.
Le dernier homme qui savait tout: La vie et l'époque d'Enrico Fermi, père de l'ère nucléaire
En 1942, une équipe de l’Université de Chicago réalisa ce que personne n’avait auparavant: une réaction nucléaire en chaîne. Enrico Fermi se trouvait à la pointe de cette avancée. À cheval sur les âges de la physique classique et de la mécanique quantique, également à l'aise avec la théorie et l'expérience, Fermi était vraiment le dernier homme à tout savoir, du moins sur la physique. Mais il était aussi un personnage complexe qui faisait partie à la fois du parti fasciste italien et du projet Manhattan, et un père et un mari moins qu'idéal qui restait néanmoins l'un des plus grands mentors de l'histoire. Basé sur de nouveaux documents d'archives et des interviews exclusives, The Last Man Who Knew Everything met à nu la vie énigmatique d'un colosse de la physique du vingtième siècle. AcheterLa science de Fermi a été guidée par accident par d'autres moyens. Tout d'abord, il y a eu le simple accident de sa naissance en 1901, qui l'a mené à la maturité intellectuelle dans les années 1920, à une époque où de profonds problèmes de la théorie quantique étaient abordés. Le grand historien britannique CP Snow a écrit à propos de Fermi: «Si Fermi était né quelques années plus tôt, on pourrait l’imaginer en train de découvrir le noyau atomique de Rutherford et d’élaborer ensuite la théorie de Bohr sur l’atome d’hydrogène. Si cela ressemble à une hyperbole, tout ce qui concerne Fermi ressemblera probablement à une hyperbole. "
Bien sûr, étant né en 1901, il était trop tard pour contribuer aux premières années de la physique nucléaire. Cependant, il était né juste à temps pour contribuer à certains des développements les plus importants de la théorie quantique. Les Fermis d'aujourd'hui, dans la mesure où ils existent, travaillent maintenant dans des équipes de milliers de physiciens expérimentaux et théoriciens du CERN, où la physique des particules est à la pointe de la technologie, mais où les possibilités de réussite individuelle sont extrêmement limitées.
Deuxièmement, à 13 ans, il a rencontré par hasard un collègue de son père, Adolfo Amidei, qui avait compris que Fermi était un enfant prodige et qui avait décidé de donner à l'adolescent une formation de premier cycle en mathématiques et en physique. sur lequel Fermi a construit sa carrière.
Troisièmement, il y a eu l'accident de son mariage avec une femme qui aimait tellement Rome qu'elle a refusé de s'établir aux États-Unis en 1930, lorsque Fermi l'a voulu pour la première fois. S'il avait quitté Rome au début des années 1930, qui sait s'il aurait effectué son travail sur les neutrons lents ou découvert la fission?
En fait, il ignorait qu'il avait divisé l'atome d'uranium dans ses expériences de 1934 jusqu'en 1939, lorsque des scientifiques allemands annoncèrent qu'en répliquant les travaux de Fermi de 1934, ils concluaient qu'il avait créé la fission de l'uranium. Le fait qu'il ait utilisé un blindage en plomb sur chaque élément qu'il a bombardé, dissimulant le fait que l'uranium émet une impulsion électromagnétique puissante lorsque son noyau est divisé, est un événement fortuit et historique. S'il avait su qu'il était en train de scinder l'atome d'uranium, l'Italie aurait peut-être développé des armes nucléaires bien avant le début de la Seconde Guerre mondiale, avec des conséquences totalement imprévisibles.
Il y a aussi son arrivée à l'Université de Columbia en 1939, probablement l'accident le plus historique de tous. À Columbia, il a rencontré le physicien hongrois Leo Szilard, qui avait eu l’idée d’une réaction nucléaire en chaîne bien avant la scission de l’atome d’uranium et qui avait poussé Fermi à participer aux expériences menant à la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée et durable au monde. Si Fermi avait choisi d'aller à l'Université du Michigan à Ann Arbor (où il avait des amis) au lieu de Columbia, il n'aurait pas rencontré Szilard. William Lanouette, biographe de Szilard, estime que si les deux hommes ne s'étaient pas rencontrés à New York en janvier 1939, l'histoire de la bombe atomique aurait certainement été différente et un succès opportun serait bien moins certain. Szilard eut l'idée de la réaction en chaîne; Fermi était la personne la plus informée au monde sur la manière dont les neutrons traversent la matière. Ainsi, l'accident qui les a placés au même endroit au même moment a été le pivot sur lequel le projet Manhattan a tourné.
Aussi frappant que soient ces événements aléatoires et ces accidents de la carrière de Fermi, l’histoire de la science en abonde. La découverte du médicament de chimiothérapie cisplatine, la découverte de la radioactivité, la découverte du rayonnement de fond cosmique et même la découverte du Viagra ont toutes été faites par hasard. La découverte de la pénicilline par Alexander Fleming est emblématique de ce rôle démesuré joué par la science dans la science. Le professeur de bactériologie prépara une série de boîtes de Pétri avec des colonies bactériennes avant de partir en vacances de son laboratoire à l'hôpital St. Mary de Londres en septembre 1928. De retour de vacances, il passa en revue les préparatifs et remarqua avec surprise que la moisissure en avait infesté un. d'eux. Examinant plus en profondeur le plat, il remarqua que, immédiatement autour de la colonie de moisissures, aucune bactérie ne se développait. Intrigué, il entame une série d'expériences et détermine que la moisissure sécrète une substance qui tue les bactéries. Il a fallu de longues années de travail, mais le résultat - le premier antibiotique majeur - a complètement et à jamais changé la pratique de la médecine, sauvant ainsi d'innombrables vies.
Les découvertes accidentelles sont bien entendu l'exception et non la règle. La plupart des scientifiques passent leur carrière à explorer méthodiquement des questions intéressantes dans leurs domaines respectifs. S'ils ont de la chance, ils y ajouteront autant de connaissances. Et certaines de leurs découvertes seront sans doute formidables. Les découvertes d'Einstein n'étaient guère accidentelles - bien que le fait qu'il soit né au moment où il était né, et non pas un millénaire plus tôt aidait.
David N. Schwartz est l'auteur de Le dernier homme qui savait tout: La vie et l'époque d'Enrico Fermi, père de l'ère nucléaire . Son père, Melvin Schwartz, a partagé le prix Nobel de physique en 1988 pour la découverte du neutrino du muon.
