Fission nucléaire - Définition et Explications

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Introduction

La fission nucléaire

La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de nucléons, tels les noyaux d'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un...) et de plutonium) est divisé en plusieurs nucléides plus légers. Cette réaction nucléaire (Une réaction nucléaire est une transformation d'un ou plusieurs noyaux atomiques, elle se...) se traduit aussi par l'émission de neutrons et un dégagement d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) très important (≈ 200 MeV, à comparer aux énergies des réactions chimiques qui sont de l'ordre de l'eV).

Découverte

Le phénomène de fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau...) induite fut décrit le 17 décembre 1938 par deux chimistes du Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie de Berlin : Otto Hahn et son jeune assistant Fritz Strassmann. La physicienne autrichienne Lise Meitner (Lise Meitner (7 novembre 1878 à Vienne, Autriche - 27 octobre 1968 à...) avait également participé à cette découverte, mais étant juive elle avait fuit l'Allemagne en juillet en 1938 et s'était réfugiée en Suède. Bien qu'ayant continué à participer aux recherches par correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...), elle ne pouvait être citée dans la publication.

Les résultats du bombardement de noyaux d'uranium par des neutrons avaient déjà paru intéressants et tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) à fait intrigants. D’abord étudiés par Enrico Fermi (Enrico Fermi (29 septembre 1901 à Rome - 28 novembre 1954 à Chicago)...) et ses collègues en 1934, ils ne furent correctement interprétés que plusieurs années plus tard.

Le 16 janvier 1939, Niels Bohr (Niels Henrik David Bohr (7 octobre 1885 à Copenhague, Danemark -...) arriva (Arriva est un groupe privé britannique spécialisé dans le transport public de voyageurs. Il...) aux États-Unis pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) à l’Université de Princeton, où il avait hâte de discuter de certains problèmes théoriques avec Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le...). Juste avant son départ du Danemark, deux de ses collègues, Lise Meitner et Otto Frisch, lui avaient fait part de leur hypothèse selon laquelle l’absorption d’un neutron (Le neutron est une particule subatomique de charge électrique totale nulle.) par un noyau d’uranium provoque parfois la scission de celui-ci en deux parties approximativement égales, ainsi que la libération d’une énorme quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d’énergie : ils appelèrent ce phénomène « fission nucléaire ». Cette hypothèse se basait sur l’importante découverte de Hahn et Strassmann (publiée dans Naturwissenschaften au début du mois de janvier 1939) qui démontrait que le bombardement de l'uranium par des neutrons produisait un isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique...) du baryum (Le baryum est un élément chimique de symbole Ba et de numéro atomique 56.).

Bohr avait promis de garder secrète l’interprétation de Meitner et Frisch jusqu’à ce qu’ils publient un article afin de leur assurer la paternité de la découverte et de l'interprétation, mais à bord du bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer,...) en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...) pour les États-Unis, il en parla avec Léon Rosenfeld, en oubliant de lui demander de respecter le secret.

Dès son arrivée, Rosenfeld en parla à tous les physiciens de Princeton, et la nouvelle se répandit aux autres physiciens, tel Enrico Fermi de l’Université Columbia. Les conversations entre Fermi, John R. Dunning et G. B. Pegram débouchèrent sur la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) à Columbia des rayonnements ionisants produits par les fragments du noyau d’uranium obtenus après cette fameuse « fission ».

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...) à Washington DC, organisée conjointement par l’Université George Washington et la Carnegie Institution de Washington. Fermi quitta New York (New York , en anglais New York City (officiellement, City of New York) pour la distinguer de...) pour participer à cette conférence avant le lancement des expériences de fission à Columbia. Bohr et Fermi discutèrent du problème de la fission, Fermi mentionnant en particulier la possibilité que des neutrons puissent être émis durant le processus. Bien que ce ne soit qu’une hypothèse, ses conséquences c’est-à-dire la possibilité d’une réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) étaient évidentes. De nombreux articles à sensation furent publiés dans la presse à ce sujet. Avant la fin de la conférence à Washington, plusieurs autres expériences étaient lancées pour confirmer la thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) de la fission du noyau.

Le 15 février 1939, dans la Physical Review quatre laboratoires annonçaient des résultats positifs (Université Columbia, Carnegie Institution de Washington, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Johns-Hopkins, Université de Californie). À ce moment, Bohr savait que des expériences similaires avait été entreprises dans laboratoire de Copenhague (Danemark) vers le 15 janvier (Lettre de Frisch à la revue Nature datée du 16 janvier 1939 et parue dans le numéro du 18 février). Frédéric Joliot à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) avait aussi publié ses premiers résultats dans les Comptes Rendus du 30 janvier 1939. À partir de ce moment-là, il y eut une publication régulière d’articles sur la fission, de telle manière que, dans la Review of Modern Physics du 6 décembre 1939, L. A. Turner de Princeton en dénombra presque une centaine !

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