Fractionnement de l'atome : pourquoi il est difficile de déterminer qui a été le premier

Lorsque Donald Trump a affirmé dans son discours d'investiture que des scientifiques américains avaient divisé l'atome, même lui n'aurait pas pu imaginer la réaction en chaîne de débats en ligne que ses déclarations provoqueraient.

Beaucoup de ceux qui se sont jetés sur l'occasion ont suggéré que cet honneur était anglo-néo-zélandais, puisque c'est Sir Ernest Rutherford, un génie scientifique néo-zélandais basé à l'ancienne université Victoria de Manchester, qui a fait la percée scientifique en 1919.

En termes simples, cette affirmation est correcte, mais pour ceux qui ont une expertise dans le domaine, la réponse plus longue à la question de savoir qui l'a fait en premier est presque aussi complexe que la science impliquée.

Après tout, comme l'a dit le physicien des particules Harry Cliff, même le terme « fission de l'atome » est « problématique ».

Qu'est-ce qu'un atome ?

En 1803, la théorie atomique de John Dalton les a amenés à une vision scientifique , mais le scientifique de Manchester était clair : il était d'accord avec les Grecs de l'Antiquité et croyait qu'ils ne pouvaient pas être décomposés en particules plus simples et plus petites.

Près d'un siècle plus tard, Joseph John Thomson, un autre Manchesterois travaillant à l'Université de Cambridge en 1897, découvrit l'électron, prouvant que l'atome avait des parties constitutives plus petites .

Cela a ouvert la porte aux hypothèses et à l'expérimentation subatomiques.

Qu'a fait Rutherford ?

Rutherford a fait une série de découvertes sur la nature des atomes et, en collaboration avec ses collègues Hans Geiger et Ernest Marsden, a présenté un modèle planétaire de l'atome en 1911.

Il y explique que les atomes possèdent un noyau central chargé positivement avec des électrons en orbite comme des planètes autour d'une étoile.

Plus tard, lui et son équipe ont mené des expériences à Manchester entre 1914 et 1919, qui ont été décrites comme étant les premières à « diviser l'atome ».

Il a projeté des faisceaux de particules radioactives dans de l'azote gazeux, qui s'est transformé en oxygène tout en « crachant » un noyau d'hydrogène.

Le Dr Cliff a déclaré que les scientifiques ont découvert « ce que nous appelons maintenant un proton », une particule constitutive présente dans tous les atomes.

Il a déclaré que ce que Rutherford démontrait pour la première fois était « qu'il est possible de réaliser ce genre de réactions nucléaires, en faisant entrer une chose dans une autre chose et en produisant alors quelque chose de nouveau ».

« Cela n'avait jamais été fait auparavant », a-t-il ajouté.

Rutherford lui-même n'a pas utilisé le terme de scission, se référant plutôt à la « désintégration ».

En décembre 1917, il déclarait qu'il pensait que ses expériences « finiraient par se révéler d'une grande importance » et « apporteraient beaucoup de lumière sur le caractère et la distribution des forces à proximité du noyau ».

« J'essaie également de briser l'atome par cette méthode », a-t-il ajouté.

« Dans un cas, les résultats semblent prometteurs, mais il faudra beaucoup de travail pour s'en assurer. »

Que s'est-il passé ensuite ?

Le professeur d'histoire James Sumner a déclaré que même si le travail de Rutherford constituait clairement une « avancée conceptuelle clé », il s'agissait moins d'une « division » que d'une « transformation d'un élément en un autre ».

Mais Rutherford était loin d'en avoir fini avec l'atome.

Il est retourné dans son alma mater en 1919 en tant que directeur du laboratoire Cavendish de l'université de Cambridge et a supervisé les premières tentatives délibérées de « division » d'un noyau.

Le Dr Cliff a déclaré que sous sa direction en 1932, les étudiants John Cockcroft et Ernest Walton ont construit l'un des premiers accélérateurs de particules au monde, une machine puissante qui « coupait littéralement l'atome en deux » .

Il a déclaré qu'en termes de compréhension générale, « un être humain prométhéen brisant l'atome en morceaux, c'est à ce moment-là que cela se produit ».

Cependant, le Dr Sumner a déclaré que ce n'était pas « le type de fission de l'atome qui a conduit à l'énergie nucléaire et aux bombes nucléaires ».

Cela, a-t-il ajouté, « viendra encore un peu plus tard ».

Pourquoi les scientifiques américains pourraient-ils avoir une revendication ?

La compréhension de la science atomique par de nombreuses personnes est filtrée à travers le prisme du projet Manhattan, un projet ultra-secret , en particulier depuis le film oscarisé consacré à l'une de ses figures les plus éminentes, J. Robert Oppenheimer.

Le projet de recherche et développement américain a été lancé en 1942 dans le but de produire les premières armes nucléaires qui exploiteraient l'énergie atomique.

Le Dr Sumner a déclaré que même si le siège et le financement du projet étaient basés aux États-Unis, celui-ci était composé de scientifiques du monde entier qui « collaboraient au-delà des frontières nationales ».

Parmi ceux recrutés par Oppenheimer pour rejoindre l'équipe se trouvait le physicien italien Enrico Fermi.

On a prétendu qu'il fut le premier à diviser l'atome lors d'expériences menées à Rome en 1934, lorsqu'il brisa un noyau en deux ou plusieurs parties plus petites.

Les chimistes allemands Otto Hahn, ancien élève de Rutherford, et Fritz Strassmann, répétèrent ses expériences au cours des quatre années suivantes et réalisèrent en 1938 que ce que Fermi avait découvert était la fission nucléaire.

La fission voit le noyau d'éléments instables comme l'uranium et le plutonium se diviser pour libérer beaucoup d'énergie.

Fermi a fui l'Italie en 1939 et après son arrivée à Chicago, il a construit le premier réacteur nucléaire , qui a induit et contrôlé une réaction nucléaire en chaîne, provoquant la fission continue des atomes d'uranium.

Ces travaux, ainsi que les efforts antérieurs de Rutherford, ont jeté les bases de la création d'armes atomiques, qui ont exploité le processus de fission nucléaire avec des effets dévastateurs.

Le Dr Cliff a déclaré que le projet Manhattan était « le genre d'industrialisation de cette science pour produire quelque chose qui a vraiment un impact énorme sur le monde ».

Où tout cela a-t-il mené ?

Peu importe qui fut le premier à diviser l'atome, les travaux de Rutherford, Walton, Cockcroft, Oppenheimer, Fermi, Geiger, Marsden et une foule d'autres pionniers scientifiques ont ouvert la voie à l'ère nucléaire et à la plus grande expérience scientifique de l'histoire du monde.

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), un immense accélérateur de particules, a été construit sous les Alpes entre 1998 et 2008 pour écraser des atomes et étudier les résultats.

Elle a conduit à des découvertes telles que le boson de Higgs , la soi-disant « particule de Dieu », et continue de permettre aux scientifiques d'étudier toujours plus en profondeur le monde subatomique.

Le Dr Cliff, qui travaille au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), siège du LHC, a déclaré que les travaux sur place se concentrent sur la recherche des « particules fondamentales qui composent l'univers et que nous n'avons pas encore découvertes », comme la matière noire , une substance invisible qui représente 80 % de toute la matière et dont « tout le monde aimerait trouver une explication ».

Il a déclaré que ces efforts « héritent directement » des premières expériences de Rutherford, même s'ils étaient désormais « à une échelle qu'il n'aurait jamais pu imaginer ».