Science et Conscience : à propos du projet Manhattan

 

"L'exemple des progrès rapides des lumières peut amener à conclure que la racine de tout mal est l'ignorance et que l'ignorance peut être vaincue."

 

Robert Oppenheimer

 

 

 

L’atome – ou plutôt son noyau- : une source d’énergie colossale mais… un potentiel destructeur jamais imaginé !

 

L’énergie nucléaire est une découverte fondamentale du XXème siècle qui résulte de la mise en évidence par les plus grands savants de l'époque de processus physico-chimiques concernant le noyau de l'atome :

 

- la radioactivité (1896, Henri Becquerel, prix de Nobel de physique 1903 avec P. et M. Curie),

 

- les découvertes du proton (1919, Ernest Rutherford, prix Nobel de chimie 1908) et du neutron (1932, James Chadwick, prix Nobel de physique 1935),

 

- la description du noyau de l’atome (les nucléons), (1932/1933, Werner Heisenberg, prix Nobel de physique 1932),

 

- l'équivalence masse-énergie, (1905, Albert Einstein, prix Nobel de physique 1921),

 

- le défaut de masse, l'énergie de liaison des nucléons,

 

- la fission nucléaire, (1939, Lise Meitner, Otto Hahn (prix Nobel de chimie 1944 et Fritz Strassmann),

 

- l'isotopie (1913, J. J. Thomson, prix Nobel de physique 1906 et  F.W. Aston, prix Nobel de chimie 1922),

- etc…

 

Le projet Manhattan - prévu initialement pour devancer un projet similaire (hypothétique ?) des nazis- était destiné à exploiter à des fins destructrices la quantité phénoménale d'énergie cinétique libérée par la fission nucléaire. Il permettra la mise au point d'une bombe atomique, qui mettra un terme à la résistance acharnée des japonais en 1945.

 

Le projet est exemplaire, car il est l’illustration la plus éclatante du détournement par le politique des progrès les plus spectaculaires de la science. Les « acteurs » de cette découverte, épouvantés par l’utilisation de leurs travaux, sont pratiquement tous devenus après la guerre des militants pacifistes.

 

Le 16 juillet 1945, sur la base aérienne d'Alamogordo, la première bombe atomique, Gadget, explose lors d'un test baptisé Trinity. La petite histoire dit que Kenneth Bainbridge, le responsable des essais, glissa à l'oreille de Robert Oppenheimer (patron du projet), après l'explosion : Now we are all sons-of-bitches (« À partir de maintenant, nous sommes tous des fils de putes »), faisant écho à la célèbre déclaration d'Oppenheimer I am become Death, the Destroyer of Worlds (« Maintenant, je suis la Mort, le Destructeur des Mondes »).

 

Le but de cet article n’est pas de conter par le détail ce projet,

 

 - on se reportera pour cela à l'article de Wikipedia - un peu confus -, on trouvera ICI le remarquable travail de Sébastien Jodogne et surtout on lira :

 

 The Making of the Atomic Bomb de Richard Rhodes (1986),  Prix Pulitzer en 1988),

 

mais de retracer sa genèse et son impact sur les savants chargés de le mener à son terme.

 

 

Quelle est l’origine de l’énergie nucléaire ?

 

La célèbre formule d’Einstein : E = mc2 (énergie E, pour un corps de masse m ; c étant la célérité –vitesse- de la lumière dans le vide, c = 300 000 km/s) traduit une équivalence entre la masse et l’énergie.

 

La masse du noyau (constitué de protons et de neutrons : les nucléons) est inférieure à la somme des masses de chacun de ses nucléons. La masse manquante (le défaut de masse) peut se « transformer » en énergie lors de la fragmentation du noyau.


Cette quantité d’énergie : c’est l’énergie de liaison des nucléons. Elle correspond à l’énergie qu’il faut fournir au noyau pour qu’il soit dissocié en nucléons isolés.


L’énergie de liaison par nucléon n’est pas identique pour tous les noyaux. Faible pour les noyaux légers, elle augmente jusqu’aux noyaux de masse moyenne et décroît ensuite.

 

La fission nucléaire

 

La fission nucléaire est l'éclatement d'un noyau instable en deux noyaux plus légers et quelques particules élémentaires. Cet éclatement s'accompagne d'un dégagement de chaleur, c'est à dire de l'énergie correspondant au défaut de masse.

 

Le seul élément naturellement fissile est l'uranium 235. Sous l'impact d'un neutron, le noyau devient instable et se décompose pour donner deux noyaux plus légers, les produits de fission. Au moment du choc avec le neutron, ces produits de fission sont éjectés à grande vitesse. Les noyaux issus de la fission sont dans la plupart des cas radioactifs mais leur période est assez courte.

 

Ainsi la fission induite d'un noyau d'uranium 235 peut donner deux produits de fission, le krypton et le baryum, accompagnés de trois neutrons.

 

La fission dégage une énergie gigantesque : UN gramme d'uranium 235 libère ainsi autant d'énergie que la combustion de plusieurs tonnes de charbon.

 

Les neutrons libérés par la fission ont une très grande énergie. Si on parvient à les ralentir convenablement, ils peuvent induire de nouvelles fissions et la réaction continue et s'accélère.

 

La réaction en chaîne

 

Lors d'une réaction de fission nucléaire induite, l'absorption d'un neutron par un noyau fissile permet la libération de plusieurs neutrons, et chaque neutron émis peut à son tour rompre un autre noyau fissile. La réaction se poursuit ainsi d'elle-même : c'est la réaction en chaîne. Cette réaction en chaîne n'a lieu que si un neutron au moins émis lors d'une fission est apte à provoquer une nouvelle fission.

 

Qui a découvert la fission nucléaire ?

 

Lise Meitner fut historiquement la première scientifique à expliquer et nommer la fission nucléaire. Bien qu’ayant publié son rapport peu de temps après son « patron » et futur prix Nobel Otto Hahn , on lui reconnaît l’antériorité de la découverte.

 

Lise Meitner a étudié la physique à l’université de Vienne avec Ludwig Boltzmann. Après avoir obtenu son doctorat, elle rejoint, en 1907, le physicien Max Planck et le chimiste Otto Hahn. La montée du nazisme pousse Lise Meitner, qui est juive, à l’exil. En 1938, elle rejoint la Suède.. Hahn et Meitner se rencontreront clandestinement à Copenhague en novembre pour planifier de nouvelles expériences.

 

Les expériences qui mettent en évidence la fission nucléaire se déroulèrent au laboratoire de Hahn à Berlin, avec son assistant  Fritz Strassmann et furent publiées en janvier 1939. Les auteurs décrivaient  la fragmentation de l'uranium en deux noyaux plus légers. L'article portant leur signature fut publié en janvier 1939. Il s'agit là de l'acte de naissance de l'énergie nucléaire.

 

Quelques jours plus tard, le 11 février, Lise Meitner publia l'explication physique de ses observations dans un article historique de Nature (cosigné par Otto Frisch), sur le mécanisme de ce qu'elle nomme elle-même « fission nucléaire ».

 

En 1944, Hahn reçoit seul le prix Nobel de chimie. Cette injustice est partiellement corrigée en 1966, lorsque Hahn et Meitner reçoivent ensemble le prix Enrico Fermi avec Fritz Strassmann.

L'élément 109 se nomme meitnérium en son honneur.

 

Paternité de la bombe atomique

 

Le physicien français Frédéric Joliot-Curie, assisté de Lew Kowarski et Hans Von Halban, montre, en 1939, que ce phénomène de cassure des noyaux d’uranium –la fission nucléaire-s’accompagne d’un intense dégagement de chaleur.

 

Frédéric Joliot-Curie et sa femme Irène (fille de Pierre et Marie Curie), ont obtenu en 1935 le Prix Nobel de chimie pour la découverte de la radioactivité artificielle. Leurs travaux  sur l'énergie nucléaire conduisent à un brevet (MM.Joliot-Curie, Halban et Kowarski), déposé par le CNRS en 1939, qui couvre l'invention de la bombe atomique.

 

Le gouvernement français n’a jamais demandé de royalties pour cette invention !

 

La genèse du projet

 

Le 16 janvier 1939, le danois Niels Bohr arriva aux États-Unis pour un séjour de plusieurs mois à l’Université de Princeton. Juste avant son départ du Danemark, ses collègues, Lise Meitner et Otto Robert Frisch  lui avaient fait part de leurs résultats concernant la « fission nucléaire ».

 

Tous les physiciens de Princeton, ainsi que Enrico Fermi (prix Nobel 1938) de l’Université de Columbia, furent mis au courant de cette découverte par N. Bohr

 

Fermi décrit cet épisode :

 

« Je me souviens avec précision du premier mois, janvier 1939, où j’ai commencé à travailler dans les Laboratoires Pupin car tout est allé très rapidement. À l’époque, Niels Bohr enseignait à Princeton et je me souviens qu’un après-midi Willis Lamb est revenu très excité pour annoncer que Bohr avait divulgué une grande nouvelle. Cette fuite était la découverte de la fission et au moins les grande lignes de son interprétation. Ensuite, un peu plus tard durant le même mois, il y a eu une conférence à Washington où l’importance potentielle du phénomène de fission nouvellement découvert a été pour la première fois discutée à moitié sérieusement comme source possible d’énergie nucléaire. »

 

Le 26 janvier 1939, se tint une conférence de physique théorique(La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en...) à Washington DC. Fermi participe à cette conférence et évoque avec Bohr  la possibilité que des neutrons puissent être émis durant le processus.de fission.  La possibilité de réaliser une réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) devenaient évidentes.

 

Le projet Manhattan

 

Manhattan est le nom de code du projet de recherche mené pendant la Seconde Guerre mondiale, qui permit aux États-Unis de réaliser la première bombe A de l'histoire, en 1945, grâce à une véritable dream team de physiciens et chimistes américains et surtout européens, effrayés par l'éventualité d'une victoire des armées d'Hitler.

 

Les physiciens nucléaires Leó Szilárd, Edward Teller et Eugene Wigner (tous les trois réfugiés juifs hongrois), convaincus que l'Allemagne nazie était capable de produire à court terme une bombe atomique, persuadèrent Albert Einstein, lui aussi réfugié juif, d’alerter le Président américain Franklin Roosevelt.

Ce fut fait dans une lettre datée du 2 août 1939 dont Szilárd fit le brouillon. Cette lettre fait état de la possibilité de créer des bombes d'une puissance encore inconnue : « des bombes d'un nouveau type et extrêmement puissantes pourraient être assemblées. »

 

Roosevelt créa le Comité Uranium, ce comité lança de petits programmes de recherche en 1939 au Naval Research Laboratory à Washington, où le physicien Philip Abelson travailla à la séparation isotopique de l’uranium. À l’Université de Columbia, Fermi construisit un prototype de réacteur nucléaire aussi appelé « pile atomique » en testant diverses configurations de graphite et d’uranium.

 

Le projet Manhattan fut lancé en 1942 sous la direction du général Leslie Groves avec pour responsable scientifique le physicien Robert Oppenheimer qui dirigea à Los Alamos une équipe de très haut niveau comportant notamment quatre Prix Nobel de physique (Niels Bohr, James Chadwick, Enrico Fermi et Isidor Isaac Rabi) et un futur prix Nobel de physique (1967) : Hans Bethe, responsable de la division physique théorique.

 

Lise Meitner refusa de travailler sur le projet, et souhaita même publiquement son échec.

 

Né à NewYork le 22avril 1904, Oppenheimer (issu d’une famille d’immigrés juifs allemands) fit ses études à Harvard et aux universités de Cambridge et de Göttingen. Après avoir travaillé à l'International Education Board (1928-1929), il fut nommé professeur de physique à l'université de Californie et au California Institute of Technology (1929-1947), où il mit en place des cours de physique théorique. Il est connu pour sa contribution à la théorie quantique et à la théorie de la relativité, et pour ses études sur les rayons cosmiques, les positrons et les étoiles à neutrons. Il faut noter qu’Oppenheimer a aussi travaillé avec Pauli à Zurich pour y étudier les problèmes de la structure de la matière (1928-1929)

Comme beaucoup de scientifiques des années 1930, il milite à gauche (on le dit « communiste »). Grâce à un l'héritage familial, il subventionne des mouvements gauchistes. En novembre 1940, il se marie avec Puening Harrison, une étudiante engagée.

 En 1942, Oppenheimer rejoint le projet Manhattan. Doué d'une vivacité d'esprit exceptionnelle, il cerne immédiatement les problème qu'on lui soumet, et fait toujours des remarques pertinentes. Il s'informe de tout et a une opinion sur tout. C'est pourquoi on envisage de lui donner la direction du projet, mais ses sympathies gauchistes inquiètent l'état-major. Le général Groves, qui n'a pour seul objectif que la bombe soit réalisée, passe outre et donne la direction à Oppenheimer.

 

 

Les problèmes technologiques

 

 

Si, sur le plan théorique, les connaissances scientifiques permettaient dès 1940 d'envisager la construction d'une bombe, de nombreux problèmes technologiques devaient être surmontés. En particulier :

 

Le matériau fissile

 

L'isotope 235U est le seul élément fissible naturel. Sa fission libère une énergie voisine de 200 MeV par atome fissionné. Cette énergie est plus d'un million de fois supérieure à celle des combustibles fossiles pour une même masse de combustible mise en jeu.

 

L'uranium (numéro atomique 92) a 17 isotopes, tous radioactifs, dont 3 seulement sont présents à l'état naturel : 238U ; 235U et 234U.

 

Quelles que soient les teneurs en uranium des milieux, les proportions entre les trois isotopes formant l'uranium naturel sont (presque) exactement les mêmes : 238U : 99,28 % ; 235U : 0,71 % ; 234U : 0,0054 %.

On trouve  dans une tonne d'uranium naturel pur 7,1 kg d'uranium 235.

 

Pour développer une industrie nucléaire ou une arme nucléaire, il est donc indispensable de procéder à une séparation et à un enrichissement de l’uranium en isotope 235U.

 

Le plutonium est un élément chimique artificiel dont l’isotope 239 permet également la fission nucléaire.  L'isotope 238 Pu fut produit en 1940 en bombardant une cible d'uranium par du deutérium au cyclotron de Berkeley. Son isotope 239 est un matériau fissile comme l’uranium 235, il fut utilisé dans la bombe larguée sur Nagasaki.

 

Masse critique, masse supercritique

 

Une masse de matériel fissible est qualifiée de critique quand elle devient capable d'entretenir une réaction en chaîne, compte tenu de sa taille, de sa forme, de la pureté et de sa composition isotopique.

 

La mesure du caractère critique est le coefficient multiplicateur de neutron k = f - l, où f est le nombre de neutrons relâchés en moyenne par chaque événement de fission et l est le nombre moyen de neutrons perdus, soit parce qu'ils s'échappent du système ou parce qu'ils sont capturés par d'autres atomes, sans produire de fission. Quand k = 1, la masse est dite critique, quand k < 1 la masse est sub-critique, et pour k > 1 la masse est dite super-critique.

 

Pour obtenir une explosion atomique, il faut déclencher une réaction en chaîne dans le matériau fissible, le faisant passer rapidement d'une configuration subcritique (k = 0.9) à une configuration super-critique (typiquement, k = 3. Pour cela, il faut avoir une quantité suffisante de matière fissile, c'est la masse critique, et sous la forme la plus compacte possible, une boule, pour éviter que trop de neutrons ne s'échappent par la surface.

 

Le principal problème technique à résoudre pour assurer l'efficacité de l'explosion est de maintenir le matériau fissible dans une configuration super-critique suffisamment longtemps pour qu'une fraction substantielle de sa masse ait subi la fission.

 

Le ralentissement des neutrons

 

Plus un neutron est lent, plus la probabilité qu'il soit capté par un atome U235 est grande. Les neutrons produits par la fission sont trop rapides pour provoquer la réaction en chaîne : ils doivent être "modérés". Leó Szilárd eut l'idée d'utiliser le graphite dans la pile atomique proposée par Fermi. Le graphite a joué le rôle de modérateur : il ralenti les neutrons pour les rendre efficaces.

L’eau « lourde » (D2O) fut un autre modérateur envisagé pour la bombe A (voir bataille de l’eau lourde), notamment par les allemands.

 

Un laboratoire d'enrichissement de l'uranium fut construit à Oak Ridge, dans le Tennessee.

Le chimiste Harold C. Urey (prix Novel de chimie 1934, que l'on connaîtra plus tard pour son expérience sur la chimie prébiotique avec Miller) et ses collègues de l'Université de Columbia furent chargés d'élaborer un système d'extraction fondé sur la diffusion gazeuse, tandis qu'Ernest O. Lawrence (prix Nobel de physique 1939) de l'Université de Californie à Berkeley (UCB) et inventeur du cyclotron développa un processus permettant de séparer magnétiquement les deux isotopes de l'uranium (puis du plutonium). Ensuite par centrifugation, l'uranium-235, plus léger, fut séparé de l'uranium-238, plus lourd et non fissile. La même opération fut réalisée avec le plutonium. Cette manière d'enrichir l'uranium est toujours appliquée de nos jours.

 

Le premier test d'une bombe au plutonium  eut lieu le 16 juillet 1945 dans le désert de Jornado del Muerto, dans l’État du Nouveau-Mexique. Oppenheimer appela « Trinity » la tour porteuse de la bombe Gadget

 

L’explosion dégagea une force équivalente à 21 000 tonnes de TNT. En constatant la puissance phénoménale engendrée par la bombe, Oppenheimer se rappela l'un de ses passages préférés d'un texte sanskrit (le Bhagavad-Gita du dieu Shiva) : « Maintenant je suis Shiva, le destructeur des mondes ».

 

Les principaux acteurs...

 

Lise Meitner

 

 Otto Robert Frisch (1904-1979), son neveu, inventeur du mécanisme de détonation de la 1ère bombe atomique, écrira après la mort de sa tante : « ... une physicienne qui n’a jamais perdu le sens de l’humanité ».

 On l’a vu plus haut Lise Meitner fut la seule à refuser de participer au projet Manhattan. Elle devint une militante pacifiste.

 

Au lendemain de la victoire des alliés sur le nazis, elle adressa un mot à Otto Hahn son ancien mentor :

 

‘You all worked for Nazi Germany. And you tried to offer only a passive resistance. Certainly, to buy off your conscience you helped here and there a persecuted person, but millions of innocent human beings were allowed to be murdered without any kind of protest being uttered... (it is said that) first you betrayed your friends, then your children in that you let them stake their lives on a criminal war - and finally that you betrayed Germany itself, because when the war was already quite hopeless, you did not once arm yourselves against the senseless destruction of Germany.

 

En substance : Vous tous avez travaillé pour l'Allemagne nazi. Vous avez essayé d'offrir seulement une résistance passive. Sans doute pour soulager votre conscience vous avez aidé ici et là des personnes persécutées, mais des millions de gens innocents ont été  assassinés sans qu’aucune sorte de protestation n’est été  prononcée ... vous avez trahi vos amis, vos enfants dont vous avez engagé la vie avec une guerre criminelle - et finalement vous avez trahi l'Allemagne…

 

Elle émigrera au Royaume-Uni en 1960 pour enseigner à Cambridge. Une modeste pierre tombale surplombe la terre où elle fut enterrée le 27 octobre 1968 au cimetière de la petite église campagnarde du bourg de Bramley dans le comté d’Hampshire en Angleterre.

 

Otto Hahn

 

Comme Werner Heisenberg, Otto Hahn resta en Allemagne durant la guerre et fut accusé d’avoir participé aux recherches sur la bombe allemande (voir la lettre de sa collaboratrice Lise Meitner ci-dessus). En 1944 il fut capturé par les alliés et séjourna quelques mois en Angleterre.

Il reçut néanmoins en 1945 le prix Nobel de chimie qui lui avait été attribué en 1944.

 

Après la guerre lui aussi devint un militant contre l'utilisation des armes nucléaires et il mit ses compatriotes en garde contre toute utilisation "inhumaine" des découvertes scientifiques.

 

Leslie Groves

 

Diplômé de West Point, Leslie Groves intègre en 1940 l'état-major général à Washington. Il supervise différents projets, dont la construction du Pentagone en 1940.

Il est remarqué en tant qu’ officier ayant une très grande intelligence une énergie hors du commun, une grande capacité d'organisation... et une confiance en lui inébranlable. Ceci explique sa désignation pour diriger le projet Manhattan.

 

Son rôle fut très important, notamment dans le choix des sites (Oak Ridge, Tennessee, Los Alamos, Nouveau-Mexique et Hanford dans l'Etat de Washington) et surtout du responsable scientifique du projet. Conservateur notoire, il choisit Robert Oppenheimer dont il connaissait  les sympathies de gauche. Il assura l’organisation et l’intendance de cette énorme machine de guerre avec brio et efficacité en obtenant constamment les moyens nécessaires à la réalisation du projet.

Il fut cependant désavoué dans le choix de la cible initiale (il souhaitait Tokyo!).

 

Dès la fin de la guerre ses immenses pouvoir furent drastiquement réduits et en janvier 1947 le contrôle de l'énergie atomique était transféré aux pouvoirs civils (du district de Manhattan à la Commission de l'énergie atomique).

 

Robert Oppenheimer

 

C'était un homme curieux et cultivé. A Harvard, en même temps que ses études scientifiques il apprenait le grec, le latin…tout en publiant quelques poèmes.

Passionné par les langues et en particulier le sanskrit, il s'intéressa aux philosophies indiennes.

 

En 1952, Oppenheimer, donne une conférence à l'Université de Rochester. Lors des questions un étudiant demande : Est-ce que la bombe qui explosa à Alamogordo lors du projet Manhattan fut la première à exploser ? Oppenheimer qui connait la littérature sanskrit ancienne, répond : "Eh bien, oui. Dans l'époque moderne bien sûr."

 

Divers passages du Mahābhārata décrivent l'impact d'une arme (qui doit être le brahmaastra) :

 

Un seul projectile chargé avec tout la puissance de l'univers :

Une colonne de fumée et de flamme incandescente aussi brillante que 10000 Soleils se lève dans toute sa splendeur... c'était une arme inconnue, un désastre de fer, un messager de mort géant, qui réduit en poussière. La race entière des Vrishnis et des Andhakas... les corps étaient si brûlés qu'il n'étaient pas reconnaissables. Leurs cheveux et ongles avaient tombé ; Les poteries étaient brisées sans raison apparente, et les oiseaux étaient devenus blancs. Après quelques heures toute la nourriture était contaminée... Pour échapper à ce feu les soldats se jetaient dans des torrents pour se laver ainsi que leur équippement...

 

La description d'un projectile dans le Râmâyana est la suivante :

 

...Si puissant qu'elle pouvait détruire
La terre en un instant -
Un grand son qui montait en fumée et en flammes...
Et sur lequel s'assoit la Mort...

 

En 1945, 2 mois après l'utilisation de deux bombes atomiques à Hiroshima et Nagasaki, il démissionne de son poste.  Pour assurer la paix mondiale il propose un comité international sur la réglementation de l’énergie atomique.

A un journaliste qui l'interrogeait sur les conséquences à long terme du progrès technologique, Oppenheimer répondit Pourquoi tellement vous préoccuper de l'avenir d'un monde condamné.

 

 Victime du MacCarthysme

 

En 1953, un rapport sur la sécurité militaire américaine soupçonne Oppenheimer d’avoir trahi les États-Unis parce qu’il aurait des liaisons avec les Soviétiques. Accusé de déloyauté sur la base de certaines de ses associations passées, il est démis de ses fonctions au niveau du pays et n’a plus accès à aucun secret militaire. En 1963 le président Johnson le réhabilite en le décorant du prix Enrico Fermi de l'AEC. Il meurt le 18 Février 1967.

 

Enrico Fermi

 

Fermi naît le 29 septembre 1901 à Rome. Il est diplômé de l'Université de Pise en 1922 et est rapidement nommé professeur de  Physique Théorique à Rome en 1926. Là il développe les statistiques dites de Fermi-Dirac.

 

En 1932 il écrit un article déterminant concernant la décroissance beta, met au point sa théorie de l'émission de rayons beta dans la radioactivité en 1934. Il commence alors étudier la création d'isotopes radioactifs artificiels à l'aide de bombardement de neutrons. Son bombardement de l'uranium par neutrons lents provoque des réactions que l'on identifiera plus tard comme la fission atomique

 

Il obtient en 1938 le Prix Nobel de Physique pour ses développements concernant l'exploitation de l'énergie atomique.

 

Fermi émigre aux États-Unis le 2 janvier 1939 avec toute sa famille (sa femme est juive) et enseigne à Columbia avec son collègue Leó Szilárd.

 

Tous les deux travaillent ensuite ensemble à l’université de Chicago à l'élaboration d'une pile atomique. Le 2 décembre 1942 il réalise la première réaction en chaîne contrôlée de fission : c'est l'avènement du premier réacteur nucléaire. Il travaille ensuite au Laboratoire national de Los Alamos jusqu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale au sein du projet Manhattan. Il sera fait citoyen américain en 1945 en récompense de ses travaux sur la bombe atomique.

 

Léo Szilard

 

Szilárd est né à Budapest en 1898. Il est admis comme étudiant à l’Université technique de Budapest en 1916. Comme son compatriote et futur condisciple Edward Teller, il quitte Budapest en raison du numerus clausus imposé aux étudiants juifs et gagne l’Université technique de Berlin en 1919. Il y rencontrera Albert Einstein, Max Planck et Max von Laue. Il obtient son doctorat de physique en 1923 à l’Université Humboldt de Berlin. Il quitte l’Allemagne dès 1933.

 

En 1939, Leó Szilárd, qui craint la possibilité que l’Allemagne nazie fabrique une bombe nucléaire, prend l’initiative de demander à Albert Einstein d’écrire une lettre au président américain Franklin Roosevelt

C’est en 1942 avec Enrico Fermi, dans le cadre du Projet Manhattan, qu’il parvient à créer la première réaction en chaîne avec un réacteur utilisant du graphite et de l’uranium. Une des clefs du succès fut d’utiliser du graphite pur pour maîtriser la réaction. En 1943, il devient citoyen des États-Unis d’Amérique.

 

En 1946, il est à l’origine du Comité d'urgence des scientifiques atomistes avec Albert Einstein et H.C.Urey. Son but était de mobiliser l'opinion publique à propos des dangers liés au développement des armes nucléaires et de promouvoir l'utilisation pacifique de l'énergie nucléaire.

 

En 1947, il réoriente ses recherches vers la biologie moléculaire et travaille avec Aaron Novick. Il passe les dernières années de sa vie à l’Institut Salk de San Diego.

 

Niels Bohr

 

Niels Bohr est un savant majeur du XXème siècle. Il proposa un modèle élaboré de la structure atomique où il introduisit la notion de quantification.

 

Nous avons parlé sur ce site de la mécanique quantique, de Niels Bohr et de son célèbre débat avec Einstein.

 

 A partir des années 1930, Bohr se consacre principalement à l'étude du noyau atomique et participe à la compréhension du phénomène de fission nucléaire. Dans le modèle qu'il propose, le noyau est un mélange homogène de nucléons qui s'agitent de manière chaotique ; telle une goutte liquide, il est capable de se scinder s'il absorbe de la matière supplémentaire, donc de l'énergie.

 

En 1939, Bohr explique par des arguments théoriques pourquoi l'uranium 235 est fissile par des neutrons lents, contrairement à l'uranium 238. Bohr est donc en partie à l'origine des travaux menés par Otto Hahn et Lise Meitner.

 

 En 1943, contraint de fuir le Danemark pour échapper aux nazis (en raison des origines juives de sa mère), il rejoint les États-Unis, où il participe au projet Manhattan à Los Alamos.

 

Il regagne le Danemark en 1945 et jusqu'à sa mort, en 1962, il militera en faveur d'une utilisation pacifique de l'énergie nucléaire, en particulier avec la création du Laboratoire national Risø (Le Laboratoire National de Risø, au Danemark, fut fondé en 1956 (et inauguré en 1958) entre autres par le célèbre...) en 1956, ce qui lui valut d'être lauréat de l'Atoms for Peace Award en 1957.

 

Albert Einstein

 

Je consacrerai un chapitre à Albert Einstein (qui a inspiré des centaines d'ouvrages) qui n'était pas qu'un physicien mais aussi un être complexe et souvent torturé.

 

Le rapport d'Einstein avec la bombe est ambigu. Avec sa célèbre formule E=mc2, il justifie par avance (en 1905) l'énorme quantité d'énergie que peut libérer la fission nucléaire.

 

Son prestige est utilisé, nous l'avons vu plus haut, pour attirer l'attention de Franklin Roosevelt sur le risque de fabrication par l'Allemagne d'une bombe atomique.

 

" Ces quatre derniers mois, il est devenu possible grâce aux travaux de Joliot en France ainsi que ceux de Fermi et Szilárd en Amérique, de déclencher une réaction en chaîne nucléaire avec de grandes quantités d'uranium. Grâce à elle, une grande quantité d'énergie et de grandes quantités de nouveaux éléments similaires au radium pourraient être produits. Maintenant, il semble presque certain que ceci pourrait être atteint dans un très proche avenir. Ce nouveau phénomène pourrait conduire à la construction de bombes…"

 

Cependant il ne participera pas au projet Manhattan et écrira une deuxième lettre à Roosevelt début 1945 pour le supplier de ne pas utiliser l'arme nucléaire.

 

Après la guerre, Einstein milite pour un désarmement atomique mondial, jusqu’à sa mort en 1955. Il confiera à Linus Pauling : « J’ai fait une grande erreur dans ma vie, quand j’ai signé cette lettre [de 1939] ».

 

Edward Teller

 

Terminons par le « méchant », le non repenti.

 

E. Teller est né le 15 janvier 1908 à Budapest (décédé le 9 septembre 2003 à Stanford).  Physicien nucléaire,  père de la bombe à hydrogène (testée pour la première fois en 1952), il a contrairement à ses collègues, milité ardemment pour la poursuite des essais thermonucléaires.

 

Teller a fait ses études en Allemagne à l'institut de technologie de Karlsruhe, et aux universités de Munich et de Leipzig. En 1941, il est fait citoyen américain.

 

Il fait partie de l’équipe associée au projet Manhattan. Pendant plus de dix ans, il collabore avec Enrico Fermi sur ce projet, et bien d'autres, à l'université Columbia, à l'université de Chicago, et à Los Alamos (Nouveau-Mexique).

En 1952, il devient professeur de physique à l'université de Californie à Berkeley, et directeur du Radiation Laboratory à Livermore.

 

Violemment opposé à Robert Oppenheimer, au procès duquel il joue un rôle essentiel, il est mis au ban du monde scientifique à tel point qu'Isidor Isaac Rabi (participant lui aussi au projet Manhattan et prix Nobel de physique) déclara : « Le monde serait meilleur sans Edward Teller ».

 

 

LA BOMBE ALLEMANDE : MYTHE OU REALITE ?

 

Quantité d’ouvrages, de documents ont été édités sur le thème.

 

A la fin de la guerre, il apparaît aux Américains que les inquiétudes soulevées en 1939 par Einstein et ses amis étaient sans fondement.


Le « plan Uranium » du Reich avait bien été mis en chantier en 1939, en vue d’étudier les réacteurs nucléaires et la séparation des isotopes ainsi que les possibilités d’explosions atomiques. Mais il n’impliquait pas plus de quelques dizaines de savants éparpillés sur l’ensemble du territoire disposant d’un budget très limité (moins de 10% du projet américain).

Comparativement, le projet Manhattan occupait lui des milliers de savants, ingénieurs et techniciens et disposait d’un budget colossal de plusieurs milliards de dollars.
A partir de ces données, les historiens ont conclu fort logiquement que le IIIe Reich était loin de pouvoir prétendre maîtriser le nucléaire.


Toute une série de documents ultérieurs tendent à mettre en doute ce point de vue.

 

 Au cœur du débat deux hommes : Werner Heisenberg (né en 1901), élève de Niels Bohr, un des piliers de la mécanique quantique (voir le Principe d’Incertitude), qui resta en Allemagne durant la Seconde Guerre mondiale et un physicien éminent mais moins connu : le baron Carl Friedrich von Weizsäcker (né en 1912). Weizsäcker étudia la physique, les mathématiques sous la direction (entre-autres) de Werner Heisenberg et Niels Bohr. Il étudia en particulier l'énergie de liaison entre nucléons et les processus nucléaires au sein des étoiles avec Hans Bethe.

 

Certains affirment qu’Heinsenberg dirigea le programme allemand d'armement nucléaire au Kaiser Wilhelm Institut de Berlin.

 

On sait qu’il rencontra Niels Bohr lors d'une conférence à Copenhague en septembre 1941. On a découvert assez récemment dans les archives de Niels Bohr à Copenhague, des brouillons de lettres, écrites à la fin des années 1950, où le savant rendait compte de la visite effectuée en septembre 1941 par Heisenberg et von Weizsäcker dans le Danemark occupé. Après la guerre, les deux physiciens allemands avaient prétendu être allés à Copenhague tout simplement pour apporter leur aide à Bohr et obtenir sa collaboration afin de mener à bien leurs efforts visant à prévenir la fabrication d’armes nucléaires. Mais dans ces lettres Bohr conteste cette version. Certains pensent aujourd’hui que les deux allemands étaient en réalité en mission d’espionnage.

 

En février 2002, on retrouve une lettre écrite par Bohr, mais jamais envoyée, datée 1957 et destinée à Heisenberg. Dans celle-ci, Bohr raconte qu'Heisenberg, lors de leur rencontre en 1941, n'exprima aucun scrupule moral concernant le projet allemand de bombe atomique, et qu'il avait passé les deux dernières années avant cette rencontre à travailler exclusivement sur ce projet. Il était convaincu qu'elle déciderait de l'issue de la guerre.

 

Cette réunion mit fin à la très longue amitié entre Heisenberg et Bohr, qui rejoignit le projet Manhattan.

 

Il y eut beaucoup de controverses pour savoir si Heisenberg avait vraiment tenté de ralentir le projet. Heisenberg, lui-même, affirma après la guerre qu'il aurait freiné ce programme s'il avait eu une chance de réussir. Le livre Heisenberg's War de Thomas Power, et la pièce de théâtre Copenhague de Michael Frayn exposent cette vision des choses.

 

Cette thèse,  en grande partie basée sur des entretiens effectués après-guerre avec Heisenberg et Weizsäcker, a été aussi mise en avant par Robert Jungk dans son livre Brighter Than a Thousand Suns, publié en 1957.

 

Alors acquittés au bénéfice du doute ??

 

Les deux hommes furent internés en Angleterre après la guerre mais rejoignirent l’Allemagne dès 1946.

 

Heisenberg dirigea ensuite l'institut Max Planck de physique à Göttingen, puis à Munich à partir de 1958. Il est mort en 1976.

 

Weizsäcker  est à la tête de l'institut Max Plank de 1970 à 1980. Dans les années 1970, avec le philosophe indien Gopi Krishna, il crée une fondation « Pour les sciences occidentales et la sagesse orientale ». Il prend sa retraite en 1980 et devient un pacifiste chrétien.

 

Il a fait partie des "18 de Göttingen" (18 physiciens allemands de premier plan) qui ont protesté en 1957 contre l'idée selon laquelle la Bundeswehr devrait disposer de l’arme nucléaire. Il est mort en 2007.

 

APRES LA BOMBE A…

 

Après la bombe A, il y eut la bombe H (fusion des noyaux d’hydrogène), la dissémination de l’arme nucléaire, les milliers de milliards de dollars investis au nom de ce fameux équilibre de la terreur. La bombe n’empêcha pas les guerres ; les sommes colossales qu’elle mobilisa auraient pu au contraire en éviter beaucoup tant il est vrai que la misère, les injustices, l’écart sans cesse croissant entre riches et pauvres, sont les principaux vecteurs de conflits.

 

La fission nucléaire domestiquée fournit l’énergie nucléaire, notre principale source d’énergie aujourd’hui. Faut-il s’en féliciter ? Je n’ai plus d’opinion tranchée sur ce sujet car le retard induit dans la recherche d’énergies alternatives par le recours massif aux ressources fossiles abondantes et bon marché (par exemple les travaux sur la fusion en sont pratiquement restés où je les ai laissés… quand j’étais étudiant !), rend utopique l’extinction à moyen terme des centrales nucléaires. Le retour au charbon (et à la silicose ?), les agrocarburants (manger ou conduire il faut choisir ?) sont des non sens, les éoliennes divisent… les écologistes. Alors le soleil ? Voila une centrale nucléaire sous utilisée et (presque) à portée de mains!

 

 

Note 1 - La réaction de Camus au bombardement d'Hiroshima : une (des rares) voix critique


« Le monde est ce qu'il est, c'est-à-dire peu de chose. C'est ce que chacun sait depuis hier grâce au formidable concert que la radio, les journaux et les agences d'information viennent de déclencher au sujet de la bombe atomique. On nous apprend, en effet, au milieu d'une foule de commentaires enthousiastes, que n'importe quelle ville d'importance moyenne peut être totalement rasée par une bombe de la grosseur d'un ballon de football.

 

Des journaux américains, anglais et français se répandent en dissertations élégantes sur l'avenir, le passé, les inventeurs, le coût, la vocation pacifique et les effets guerriers, les conséquences politiques et même le caractère indépendant de la bombe atomique. Nous nous résumerons en une phrase: la civilisation mécanique vient de parvenir à son dernier degré de sauvagerie. Il va falloir choisir, dans un avenir plus ou moins proche, entre le suicide collectif ou l'utilisation intelligente des conquêtes scientifiques.

 

En attendant, il est permis de penser qu'il y a quelque indécence à célébrer ainsi une découverte, qui se met d'abord au service de la plus formidable rage de destruction dont l'homme ait fait preuve depuis des siècles. Que dans un monde livré à tous les déchirements de la violence, incapable d'aucun contrôle, indifférent à la justice et au simple bonheur des hommes, la science se consacre au meurtre organisé, personne sans doute, à moins d'idéalisme impénitent, ne songera à s'en étonner…

 

Qu'on nous entende bien. Si les Japonais capitulent après la destruction d'Hiroshima et par l'effet de l'intimidation, nous nous en réjouirons. Mais nous nous refusons à tirer d'une aussi grave nouvelle autre chose que la décision de plaider plus énergiquement encore en faveur d'une véritable société internationale où les grandes puissances n'auront pas de droits supérieurs aux petites et aux moyennes nations, où la guerre, fléau devenu définitif par le seul effet de l'intelligence humaine, ne dépendra plus des appétits ou des doctrines de tel ou tel État…

Devant les perspectives terrifiantes qui s'ouvrent à l'humanité, nous apercevons encore mieux que la paix est le seul combat qui vaille d'être mené.»

Albert Camus, éditorial de « Combat », 8 août 1945

 

 

Note 2 -  Le procès Oppenheimer vu par Jean Vilar


L’atome et la justice

Ce à quoi l’on songe inévitablement quand on travaille et passe des journées entières sur ce « Washington hearing » c’est à l’histoire de ces trente dernières années, à l’histoire belliqueuse non pas seulement des intérêts et du conflit Capital-Travail, mais à celle, violente, des idées.


Quand on lit, effaré, les questions d’ordre personnel, d’ordre intime qui sont posées au docteur Oppenheimer, à Teller, aux savants, aux diplomates, aux généraux et aux officiers du contre-espionnage, on se dit, et bien sûr non sans tristesse, que le progrès, au moins en ce qui concerne la conscience, se fait attendre, que les procès du Moyen Age ou d’Athènes ne sont pas tellement éloignés de nous, que l’Inquisition, si elle ne détruit pas toujours les corps, sait savamment anéantir un caractère. Si tel homme, tel soir, a passé la nuit avec telle femme, alors voilà la sécurité nationale en danger.


J’ai rédigé mon texte d’après les minutes très officielles de ce procès de mai 1954 à Washington. Je regrette et m’étonne que le livre officiel du gouvernement des Etats-Unis n’ait pas été traduit et édité en français, ne fût-ce que sous forme anthologique. Si la liberté est toujours le souci du grand nombre, le plus grand nombre y lirait ce dont est toujours menacé un homme libre.


« Je crains que ce qui soit mis en cause ce ne soit pas le docteur Oppenheimer, mais la justice de notre pays », dit l’avocat du savant. Pour ma part, j’ajouterai que ce qui est en cause, c’est la justice même : jusqu’où elle peut aller dans un pays si démocratique soit-il. Je voudrais que cette nouvelle forme de théâtre conduise les hommes à la vigilance.


Quand je dis « nouvelle forme de théâtre » je devrais plutôt dire « renouveau » d’une forme de théâtre. Après tout, Aristophane mettait bien en scène Socrate de son vivant. Mais on avait oublié cette possibilité. Désormais, je m’efforcerai de trouver de grands sujets contemporains comme celui-ci et de les mettre en scène afin que tout le monde, par l’intermédiaire du théâtre, soit jeté dans le bain.


Plongeons le théâtre dans le monde actuel, et il en sortira plus vigoureux. Jusqu’à présent, c’était le privilège du journalisme, du livre, du cinéma, et de la télévision de plonger les gens dans des problèmes qui les concernent. Pourquoi le théâtre serait-il le parent pauvre sur ce plan ? Une pièce-document telle que celle-ci est une pièce ouverte. Elle ne prend pas position. Elle expose des faits que tout adulte doit connaître : le problème de l’atome, dont nous dépendons tous, et le problème de la justice.

Jean VILAR


Le Dossier

JULIUS Robert Oppenheimer est né à New York en 1904 d’une famille juive, riche, libérale et cultivée. Son père, émigré d’Allemagne, est un homme d’affaires et un collectionneur d’art moderne.


Oppenheimer fait de brillantes études classiques et scientifiques à Harvard. Il en sort diplômé à l’âge de 21 ans et continue ses études en Europe. Après un doctorat de physique obtenu à 23 ans, il est nommé chargé de cours à l’Université de Berkeley et à l’Institut de Technologie de Californie. Tout en découvrant ce qui deviendra « l’effet Oppenheimer-Philips » (dissociation d’un deutéron, noyau d’hydrogène lourd, en proton et neutron dans un champ nucléaire), il étudie le sanscrit et la philosophie orientale. Son frère, sa première fiancée, puis sa femme, sont inscrits au parti communiste. Lui ne le fut jamais. Mais il milite ouvertement pour les républicains espagnols.


En 1943, le professeur Oppenheimer est appelé par le président Roosevelt à diriger les 9 000 techniciens et savants au centre de Los Alamos dans le Nouveau-Mexique. Là sont concentrées les recherches atomiques qui doivent conduire à la fabrication de la bombe « A ». Elle sera effectivement lancée sur Hiroshima et Nagasaki, mettant ainsi fin à la Deuxième guerre mondiale. « C’est en parfaite connaissance de cause que j’ai dirigé ces travaux – devait rappeler le Professeur Oppenheimer à Genève, en septembre dernier. Je l’ai fait en pensant à Guernica, Dachau, Coventry, Belsen, Varsovie, Dresde, Tokyo… »


Mais, en septembre 1949, lorsque la première bombe atomique russe explose et que le président de la Commission de l’Energie atomique, Lewis Strauss, brandit le projet d’une bombe à hydrogène qui pourra sauvegarder la suprématie atomique américaine, Oppenheimer prend la tête des savants résistant à ce projet. Il est de ceux qui proclament que l’humanité court à sa perte, qu’il faut renoncer à amplifier la puissance destructrice qu’il avait élaborée en temps de guerre mais qu’il ne veut en aucun cas développer en temps de paix. « Un savant – dit-il n’a pas le droit de contribuer, même dans l’intérêt de son pays, à la destruction de la race humaine. »


Cette attitude mène à sa perte. Lewis Strauss demande à Eisenhower d’écarter Oppenheimer de tous les secrets militaires. Il le fait interroger sans relâche par le F.B.I. Et, en 1954, une Commission d’enquête est créée. L’avocat de la Commission sera Rodger Robb, le conseiller du journaliste Fulton Lewis Jr., encenseur officiel du sénateur Mccarthy.


L’enquête se déroulera du 12 avril au 6 mai 1954 dans la chambre 2022 du bâtiment T3 de la Commission à l’Energie atomique de Washington. C’est l’époque culminante de la « chasse aux sorcières ». Résultat de l’enquête : le professeur Oppenheimer, bien que reconnu « citoyen loyal », est écarté de tous les secrets atomiques, « car la conduite et les amitiés du professeur ont reflété un mépris sérieux des exigences du système de sécurité, et sa tendance à être influencé pourrait avoir les répercussions sérieuses pour la sécurité du pays ».


Ecarté de la recherche atomique militaire, Oppenheimer est aussitôt nommé par ses pairs directeur de l’Institut « for Advanced Studdies » de Princeton. Et, en décembre 1963, le Président Johnson devait lui remettre le Prix Enrico Fermi, la plus haute distinction accordée par la Commission de l’Energie atomique américaine. L’attribution du prix s’accompagnait de la remise d’un diplôme, signé par le président Kennedy le matin même de son départ pour Dallas.


Ainsi, le jour même où il mourut, Kennedy avait réhabilité le professeur Oppenheimer.

 

 

Sources : la plupart des protagonistes de cette histoire ont fait l'objet de multiples biographies et (ou) ont fait paraître de nombreux ouvrages.

Wikipedia (en anglais), qui propose des articles souvent confus, a le mérite de donner de précieuses références.

 

 

 Soixante-dix ans après Hiroshima et  Nagasaki...

... les physiciens et l'héritage de la bombe.

Élèves officiers de réserve du Training Corps manipulant une radio portative dans le cadre de leur formation au MIT (vers 1944).
Élèves officiers de réserve du Training Corps manipulant une radio portative dans le cadre de leur formation au MIT (vers 1944).

La Seconde Guerre mondiale a conduit à une mobilisation sans précédent de scientifiques et d'ingénieurs.

 

Si la première guerre mondiale avait été la "guerre de chimistes", avec l'utilisation de gaz comme le phosgène et le chlore, la seconde fut celle des physiciens.

 

Fin 1945, le projet Manhattan, qui avait pour but la mise au point d'une arme atomique avait mobilisé des milliers de chercheurs nord-américains et européens et des milliards de dollars. 

 

Un article de la revue Nature évalue l'impact de ce projet sur la formation de physiciens dans le monde, jusqu'à la fin de la guerre froide.