Prix Nobel de 1940 à 1944

	1940 : Aucun prix Nobel n'a été attribué.
	1941 : Aucun prix Nobel n'a été attribué.
	1942 : Aucun prix Nobel n'a été attribué.
	1943 : George de Hevesy (1885 - 1966)
	1944 : Otto Hahn (1879 - 1968)

1943. George de Hevesy

Pour ses travaux sur l'utilisation des isotopes comme traceurs dans l'étude des processus chimiques. (Leprix de 1943 ne sera remis qu'en 1944.)

(Budapest, 1885 - Fribourg-en-Brisgau, 1966)

Hevesy, fils du conseiller aulique Louis von Hevesy et de la baronne Eugénic Schossberger, naquit le ler août 1885 à Budapest, et connut dès son plus jeune âge l'élite intellectuelle de la capitale hongroise. Bachelier à 18 ans, il commença ses études supérieures à l'Université de Budapest, puis il suivit les cours de la Technische Hochschule de Berlin, avant de soutenir sa thèse en 1908 à Fribourg-en-Brisgau. Il passa ensuite quelque temps à Zurich, puis à Karlsruhe, chez Fritz Haber, avant de se rendre à Manchester pour travailler dans le laboratoire d'E. Rutherford. C'est là qu'il trouva sa voie, bien que le premier travail qu'il y ait effectué se fût soldé par un échec. Rutherford l'avait en effet chargé de séparer le radium D du radium G et du plomb. Or le radium D radioactif se distingue si peu du radium G non radioactif que Hevesy n'y réussit pas. Cet échec lui suggéra l'idée que, si la chimie était impuissante à différencier le plomb du radium D, les systèmes biologiques n'y parviendraient pas non plus, et il utilisa 1e radium D pour explorer la distribution du plomb dans les plantes. Il fit donc tremper la racine de certaines d'entre elles dans une solution de nitrate de plomb et de radium D, puis, mesurant la radioactivité acquise, il démontra que la plus grande partie du plomb se trouvait dans les racines.

On raconte (sa fille l'a confirmé) qu'à cette époque il habitait dans une pension de famille à Copenhague; comme il avait l'impression que l'on resservait de jour en jour les restes des plats en les accommodant de façon nouvelle, il ajouta pour en avoir la certitude du radium D aux reliefs du repas, et put ainsi suivre les transformations successives du ragoût en hachis, puis en soupe!

En collaboration avec F. Paneth, à l'Institut du Radium à Vienne, il met au point en 1913 uae méthode utilisant les radioisotopes comme traceurs dans les réactions chimiques, Il accepte alors un poste de chargé de cours à l'Université de Budapest, où il poursuit ses recherches avec les professeurs Groh et Zechmeister. La déclaration de guerre de 1914 le trouve en Hollande; il rejoint bient6t l'équipe de H. J. G. Moseley à Oxford, alors que ce dernier vient de publier sa fameuse loi concernant les spectres de rayons X des éléments, qui permet d'en déterminer ou d'en contr61er le numéro atomique : les travaux du groupe oxfordien correspondent en effet à ses propres préoccupations. De retour à Budapest en 1918, il est nommé professeur.

Sur invitation de Niels Bohr, il part pour Copenhague où doit s'ouvrir en avril 1920 un nouvel Institut de Physique Théorique. Mais il trouve en arrivant l'Institut encore en construction, et en attendant il entreprend à l'Ecole Supérieure des Techniques, en collaboration avec Brbnsted, des essais en vue de séparer les isotopes du mercure et du chlore. Lorsque l'Institut de Physique ouvre enfin en mai 1922, Hevesy s'y installe immédiatement. Là, en association avec Coster, il étudie par rayon X des minerais du zirconium, et découvre un nouvel élément, l'hafnium, élément 72 prévu par Bohr et recherché depuis plusieurs années. Son séjour à Copenhague est l'une des plus fructueuses périodes de sa vie. Peu après la découverte de la radioactivité artificielle, il montre, avec Hilde Lévi, qu'il est possible d'obtenir des radioisotopes par action de neutrons sur le scandium ou le dysprosium stable (radio-Dy).

En 1924, après s'être marié, il accepte la chaire et la direction de l'Institut de chimie physique de l'Université de Fribourg. Durant les quatre années qu'il passe dans cette ville, il étudie les méthodes de détection de l'hafnium dans les minéraux, ainsi que l'abondance des divers éléments sur la terre et dans le cosmos. Ses déterminations sont fondées sur l'analyse chimique par fluorescence X. En 1930, il accepte une invitation de la Comell University d'Ithaca. On le retrouve en 1934 à Copenhague, où, en collaboration avec Chievitz, il prépare le radioisotope du phosphore 32 et l'utilise dans des recherches biologiques pour déterminer plus particulièrement les mécanismes intervenant dans les processus vitaux. C'est ainsi par exemple qu'il met au point une solution physiologique de phosphate de sodium (avec du 32P) et l'injecte dans des organismes animaux ou humains, montrant qu'une grande quantité d'atomes de phosphore contenus dans le squelette est remplacée par du phosphore contenu dans l'alimentation.

Le résultat le plus remarqué est sans doute la démonstration dynamique des constituants des êtres vivants; les molécules de divers organes sont perpétuellement renouvelées selon un mécanisme très élaboré. Ainsi, un radical phosphaté d'un aliment commence par participer à la phosphorylation du glucose dans la muqueuse intestinale, puis passe dans le système circulatoire comme phosphate libre avant d'être incorporé dans une molécule tl'acide adénosine triphosphaté. Ensuite il participe à une réaction de glycolyse et retoume à la circulation, pénètre dans les cellules du foie, contribue à la formation d'une molécule de phosphatide (phospho-aminolipide), passe dans le sang sous cette forme, pénètre dans la rate et quitte cet organe après un certain temps comme constituant d'un lymphocyte. Hevesy yoursuit ses travaux à Stockholm en collaboration avec von Euler-Chelpin. Tout comme ce demier, il aura suivi un itinéraire très original, passant de la chimie inorganique à la physique, puis à la chimie organique. En 1943, l'année de l'obtention du prix Nobel, il accepte le poste de professeur à l'Institut de Chimie Organique de l'Université de Stockholm. La Suède est devenue sa seconde patrie.

Les résultats de Hevesy ont eu de nombreuses applications. En additionnant un radioisotope à un élément, on lui confère la propriété d'être facilement vepérable. Ainsi il est possible de détecter des quantités de l'ordre du millionième de gramme sans avoir besoin de purifier l'échantillon. La sensibilité de ces mesures s'explique si on se rappelle qu'un billionième de gramme (10-9 ) de chlore par exemple représente 600 000 billions d'atomes (le cet élément. Certains de ces éléments, à l'état de trace, favorisent la croissance des plantes ou la santé des animaux. C'est par une méthode analogue que l'on a démontré l'assimilation du CO2 et de la vapeur d'eau par les plantes vertes. Grâce à l'iode radioactif, On a pu mesurer exactement la fixation de cet élément par la thyroïde. Les traceurs ont éclairci le métabolisme des aliments, ainsi que l'action des médicaments ou des poisons. Comme on l'a vu, Butenandt avait utilisé cette méthode pour expliquer la formation des pigments des yeux des insectes (ommochromes) à partir du tryptophane en employant 0,1 mg de ce composé marqué au carbone 14. L'utilisation du radiophosphore a permis d'élucider l'action des engrais phosphatés en agriculture.

Aujourd'hui on dispose de grandes quantités d'isotopes du carbone, du phosphore, de l'iode et de bien d'autres éléments, puisqu'on les produit dans les cyclotrons ou dans les piles à uranium. La radiothérapie en fait également grand usage, et ses techniques connaissent une perpétuelle évolution.

Outre de nombreux prix, plusieurs distinctions furent accordées à George de Hevesy, parmi lesquelles nous citerons la médaille Faraday de la Chemical Society de Londres (1951) et le prix Atoms for Peace (1959). Il décéda à Fribourg-en-Brisgau le 6 juillet 1966.

1944. Otto Hahn

Pour la découverte de la fission des noyaux d'atomes lourds.

(Francfort-sur-le-Main, 1879 - Göttingen, 1968)

Ce chimico-physicien allemand, né le 8 mars 1879 à Francfort-sur-le-Main, a fait ses études supérieures à Marbourg et à Munich. Il prépare une thèse en chimie organique sous la direction du professeur Zincke, et obtient le grade de docteur en 1901. Durant deux ans, il occupe un poste d'assistant à l'Institut de Chimie de Marbourg. Puis, de 1904 à 1905, il travaille, à Londres, dans le laboratoire de Sir W. Ramsay; c'est là qu'il découvre le radiothorium. L'année suivante, il part pour le Canada où, sous la direction de Rutherford, il travaille à l'Institut de Physique de l'Université McGill de Montréal, et il isole le radioactinium. Revenu à Berlin en 1907, il commence des recherches à l'Institut de Chimie, et découvre, en collaboration avec Lise Meitner (1), le protactinium, premier élément d'une chaîne complexe de divers isotopes de l'actinium. Nommé professeur à l'Institut Kaiser Wilhelm en 1914, il s'en voit confier la direction en 1928. Ses principales découvertes sont alors la fission de l'uranium, la détection du mésothorium I et II, et celle de l'uranium Il.

Avec Lise Meitner et un jeune chercheur nommé Friedrich Strassmann, Hahn entreprend en 1936 l'étude des "éléments transuraniens" décrits par Fermi. Ayant bombardé de l'uranium avec des neutrons, ce demier avait remarqué sur le compteur de Geiger quatre périodes différentes; il en avait conclu qu'il y avait quatre nouveaux éléments radioactifs, deux isotopes de l'uranium plus lourds que lui, et deux éléments de numéros atomiques 93 et 94, qu'il avait nommés transuraniens (1934). L'équipe de Berlin, reprenant ces travaux, est surprise d'observer cinq périodes, correspondant à des éléments qu'elle place à la suite de l'uranium dans le tableau de Mendéléiev : l'éka-rhénium et l'éka-osmium, déjà connus, et trois autres, qu'elle baptise éka-iridium, éka-platine et éka-or.

Cette abondance de transuraniens surprit les savants, qui se demandaient comment la simple addition d'un neutron au noyau d'uranium pouvait engendrer cinq éléments nouveaux, accompagnés chacun d'un rayonnement 8. En 1937 la chercheuse allemande Noddack suggéra qu'au lieu d'une simple addition de neutron, il s'agissait plut6t d'une véritable explosion du noyau. Irène Joliot-Curie (2) et Paul Savitch fr61èrent de près cette découverte, mais n'osèrent pas aller jusqu'au bout de leur raisonnement. Irène Joliot-Curie avait pourtant signalé que l'un de ces transuraniens ressemblait beaucoup au lanthane, connu depuis longtemps. Otto Hahri, intrigué par cette formation supposée de lanthane, voulut en vérifier l'hypothèse. Il entreprit avec Strassmann l'identification chimique de ces mystérieux transuraniens, et tous deux constatèrent en effet qu'ils étaient en présence de lanthane et de baryum obtenus par la réaction nucléaire de l'uranium avec un neutron. La fission des noyaux lourds venait d'être découverte. Il restait à en donner l'explication théorique. Dès la publication des travaux de Hahn et de Strassmann, au début de janvier 1939, dans la revue Naturwissenschaften, le monde des savants fut en émoi, et trois équipes s'empressèrent de reprendre, de vérifier et d'interpréter ces résultats : celle de Joliot-Curie, à Paris; celle de Lise Meitner et de son neveu Frisch, à Copenhague; enfin celle de l'Université Columbia, dirigée par Dunning Pegram et conseillée par Fermi, à New York.

Il est difficile de savoir laquelle de ces trois équipes fut la première à comprendre le mécanisme de la ïission. En se fondant sur la date des publications, on trouve que le premier écrit en la matière est une lettre de Frisch à la revue Nature, en date du 16 janvier 1939, mais parue seulement le 18 février; la note de Frédéric Joliot-Curie aux Comptes rendus porte la date du 30 janvier, celle des Américains parut le 15 février dans Physical Review. La première photographie matérialisant la fission de l'atome d'uranium fut publiée le 20 février par l'équipe de Joliot-Curie. Les points de vue des trois groupes de chercheurs sur ce problème semblent très proches, et peuvent se résumer de la façon suivante : un noyau d'uranium se brise en deux fragments, qui sont par exemple le xénon (numéro atomique 54) et le strontium (noyau à 38 charges); ni l'un ni l'autre n'étant stable, ils se désintègrent jusqu'à aboutir à un noyau équilibré. Le xénon se transmute en césium, puis en baryum et en lanthane; le strontium se transforme successivement en yttrium et en zirconium. De plus une certaine quantité de matière disparaît en libérant une énorme énergie (3). On connaît la suite.

Le nombre des publications dans ce domaine allait augmenter de façon spectaculaire. Il y eut 29 articles publiés entre la pseudo-découverte des transuraniens par Fermi en 1934 et la fin de l'année 1938. Or, du ler janvier 1939 à la fin du printemps de la même année, on en compte presque autant, dont le plus important est sans doute celui de H. von Halban, Frédéric Joliot-Curie et L. Kowarski, publié dans la revue Nature le 18 mars : dans leur communication du 10 février 1939, Hahn et Strassmann avaient émis l'hypothèse que, durant la fission de l'uranium, des neutrons pouvaient également être libérés; or c'est ce que démontrait expérimentalement l'équipe parisienne, qui expliquait qu'à chaque fission correspondait une libération de deux ou trois neutrons. Aussit6t plusieurs atomistes pensèrent à la possibilité d'une réaction en chaîne, parmi lesquels Otto Hahn et Frédéric Joliot-Curie.

Toutes ces publications étaient envoyées à des revues spécialisées. Mais le premier article concemant le grand public parut dans le New York Times au mois de mars; en France, c'est Le Petit Parisien qui en avril 1939 informa ses lecteurs de la découverte qui allait bouleverser la physique et la technologie à partir de 1945. Durant la guerre, Hahn poursuivit ses recherches à l'Institut Kaiser Wilhelm, essayant de démêler la complexité des réactions de fission, et découvrant de nouvelles réactions nucléaires. En 1945, selon ce qu'il a affirmé par la suite, on connaissait à l'Institut Kaiser Wilhelm 25 éléments différents dont le numéro atomique était compris entre 35 et 59, et provenant de réactions de fission; et une centaine d'atomes actifs, les "pseudo-transuraniens" de Fermi.

Les résultats des travaux de Hahn, qui avaient donné le départ à toute l'épopée atomique, n'eurent presque aucun retentissement en Allemagne, comme il semble bien l'avoir lui-même souhaité. Ni Hitler, ni son Etat-Major, ni les autres savants ne se rendirent compte de leur importance; persuadés en effet d'une victoire rapide, les pouvoirs publics ne voulaient pas engager de gros investissement dans une arme qui, selon le "Club de l'Uranium" (regroupant une demi-douzaine de physiciens allemands) ne devait être opérationnelle qu'en 1947.

En 1946, Otto Hahn a été élu président de la Société des Sciences Kaiser Wilhelm pour les trois zones d'occupation occidentales. Il a été membre de plusieurs Académies allemandes et étrangères. Il devait décéder le 28 juillet 1968, à GOttingen, en Allemagne Fédérale.

1. Physicienne autrichienne; persécutée par les autorités nazies à cause de ses origines juives, elle sera contrainte d'interrompre sa longue collaboration avec Hahn en 1938, et elle rejoindra son neveu R. Frisch qui, pour les mêmes raisons, avait demandé asile au Danemark et travaillait dans le laboratoire de Niels Bohr (prix Nobel de physique 1922) à Copenhague.

2. Voir notice sur le prix Nobel de chimie 1935

3. Bohr et Wheeler ont montré que lorsqu'un atome d'uranium éclate, il libère 189 MeV; en multipliant ce chiffre par le nombre d'atomes contenu dans un gramme d'uranium, on atteint une énergie d'environ une vingtaine de milliards de calories, soit une quantitéde chaleur suffisante pour faire passer de 0 à 100 degrés deux cents tonnes d'eau !