L'énergie nucléaire (Sciences & Techniques)

« Entre 1930 et 1932 toutefois, ce modèle de l'atome fut remis en cause par la découverte d'une troisième particule par le physicienallemand Walter Bothe (1891 - 1957) et le physicien anglais James Chadwick (1891 - 1974).

Il s'agissait d'une particule massivecomme le proton mais sans charge électrique : le neutron.

Intégrant cette nouvelle découverte, l'Allemand Werner Heisenberg(1901 - 1976) conclut que les noyaux atomiques étaient composés d'un mélange de protons et de neutrons, les électrons setrouvant tous en dehors du noyau dans le cortège électronique.

En 1943, il publie La physique du noyau nucléaire qui démontre cette idée. Meitner et Hahn Non seulement le neutron permettait de donner un modèle satisfaisant de l'atome, affichant désormais trois types de particules,mais se révélait très intéressant pour poursuivre le sondage de la structure intime de l'atome.

Petit, et surtout sans chargeélectrique, le neutron se révélait être un projectile idéal pour bombarder les atomes et obtenir de nouveaux résultats. À Berlin, l'Allemand Otto Hahn (1879 - 1968) et l'Autrichienne Lise Meitner (1878 - 1968) travaillaient depuis 1917 dans lemême sens.

Mais, en bombardant de l'uranium avec des neutrons ils obtinrent un noyau léger et non plus lourd comme ils s'yattendaient.

Lise Meitner suggéra qu'au lieu d'absorber un neutron et de devenir plus lourd, le noyau d'uranium s'était en faitscindé sous le choc en deux morceaux, libérant du barium : la fission nucléaire venait d'être découverte. Il apparut rapidement que cette désintégration de l'uranium en deux moitiés libérait en outre deux à trois neutrons animés d'unegrande vitesse : ces derniers, en rencontrant d'autres noyaux d'uranium sur leur trajectoire étaient capables de les scinder à leurtour, générant d'autres neutrons et ainsi de suite.

On obtenait ainsi une réaction en chaîne, qui libérait une énergie impressionnante.Quelques grammes d'uranium pouvaient ainsi libérer par fission l'équivalent de plusieurs centaines de tonnes de trinitrotoluène(TNT). L'Italien Enrico Fermi (1901 - 1954) observa que la plupart des atomes de la matière, bombardés par des neutrons, absorbaientceux-ci dans leur noyau et se transformaient du coup en atomes plus lourds.

Fermi eut l'idée de bombarder l'atome le plus lourdalors connu, l'uranium, afin d'essayer d'obtenir un nouveau type d'atome encore plus dense. Les conséquences de cette découverte, à l'aube de la Seconde Guerre mondiale, étaient redoutables : la bombe atomiquedevenait réalisable.

Lise Meitner, exilée en Suède dès 1939 du fait des lois raciales en Allemagne, avertit Niels Bohr, le physiciendanois, de ses pressentiments : elle craignait à juste titre que les nazis n'utilisent la fission nucléaire à des fins militaires.

Desphysiciens émigrés aux États-Unis pour échapper aux nazis persuadèrent Albert Einstein d'écrire une lettre au président Rooseveltl'enjoignant de développer et de maîtriser l'arme nucléaire avant les Allemands.

Avec l'aide de Enrico Fermi, également réfugiéaux États-Unis, et de plusieurs autres chercheurs, ce projet de construction d'une bombe atomique démarra le 6 décembre 1941,sous le nom de code Manhattan. La fission nucléaire Les études menées sur l'atome avant la Seconde Guerre mondiale montrèrent que son noyau était constitué d'un amalgame departicules appelées protons et neutrons.

Ces particules sont "collées" ensemble par de l'énergie, qui confère à l'ensemble sastabilité.

Mais certains noyaux atomiques sont moins stables que d'autres : un choc violent - comme l'impact à haute vitesse d'unneutron - peut scinder le noyau en deux fragments et libérer ainsi l'énergie qui liait l'ensemble.

Ce phénomène de désintégrationforcée - la fission nucléaire - a ouvert de nouvelles perspectives en matière d'énergie. Les atomes lourds comme l'uranium ont les noyaux les plus instables et sont donc les plus faciles à briser.

Ils présentent égalementune caractéristique intéressante : scindé en deux par le choc d'un neutron, un noyau d'uranium libère non seulement de l'énergiemais aussi deux ou trois de ses propres neutrons.

Si ces neutrons animés par une grande vitesse rencontrent d'autres noyauxd'uranium sur leurs trajectoires, ils les briseront à leur tour et ainsi de suite : une réaction en chaîne sera enclenchée.

C'est lephysicien italien Enrico Fermi, émigré aux États-Unis, qui démontra avec succès la première réaction en chaîne, le 2 décembre1942, dans son laboratoire de Chicago.

Il développa la théorie des réactions nucléaires et de la fission à l'aide des neutronslents ; celle-ci est toujours à la base de notre compréhension de ce phénomène. Les calculs effectués montrent que cet effet en cascade, multipliant le nombre de collisions et donc l'énergie libérée, prend desproportions explosives à partir d'une masse "critique" d'uranium de cinquante kilogrammes.

C'est cet effet qui est exploité dans leprincipe de la bombe atomique, où deux blocs d'uranium sont fracassés l'un contre l'autre de façon à atteindre le seuil de massecritique et à déclencher une réaction en chaîne produisant l'explosion.. »