Histoire de la radioactivité :
la radioactivité naturelle : un pas vers le nucléaire



De la fission nucléaire à la réaction en chaîne divergente (1/4)

Par ailleurs, Niels Bohr et John A. Wheeler établissent l'asymétrie de la fission provoquée par le bombardement de neutrons lents : les deux noyaux résultants n'ont pas des nombres de masse A identiques en effet, mais simplement voisins l'un de l'autre. Ainsi l'uranium 236 obtenu par irradiation de l'uranium 235, donne-t-il naissance à un noyau de xénon 141 et un noyau de strontium 95. Des noyaux dont le nombre de neutrons (N) excède celui de protons (Z), mais dont l'excès en neutrons (N = A - Z) est nettement inférieur à celui caractérisant le noyau initial. Le noyau d'uranium 236 est en effet constitué de 144 neutrons et 92 protons ; celui de xénon 141 en revanche, de 87 neutrons et 54 protons ; celui de strontium 95 enfin, de 57 neutrons et 38 protons. L'excès en neutrons est donc passé, au cours de la fission, de 52 à 33 et 19 respectivement.

Le xénon 141 et le strontium 95 ne constituent toutefois pas les produits ultimes de la fission de l'uranium 236. Ils ne sont que des éléments intermédiaires qui, par émission radioactive, donnent à leur tour naissance à d'autres éléments, caractérisés par une plus grande stabilité - par une stabilité maximale pour ce qui concerne les produits ultimes de la réaction de fission. Des produits dont l'excès en neutrons est moindre que celui de leurs parents. Preuve que des neutrons se sont échappés du noyau (cas du xénon 141 et du strontium 95) ou se sont désintégrés en protons en émettant chacun un électron et un neutrino (cas du césium 140 et de l'yttrium 94).

Frédéric Joliot imagine alors que ces neutrons émis par les produits de fission de l'uranium puissent à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. De telles réactions en chaîne, si elles s'avéraient possibles, se révéleraient sources d'une grande libération d'énergie à l'échelle macroscopique. Si chaque fission libérait deux neutrons provoquant chacun une nouvelle fission, une suite de 2, 4, 8, 16, 32, ... fissions pourrait être observée, en effet. En revanche, si chaque fission libérait moins d'un neutron capable de déclencher une nouvelle fission, aucune réaction en chaîne ne se produirait.

Fission de l'uranium 235


Afin de vérifier la plausibilité de cette nouvelle hypothèse, Frédéric s'entoure des compétences de deux physiciens, Hans von Halban et Lew Kowarski, et d'un chimiste, Maurice Dodé. Dès le mois de mars 1939, la petite équipe du Collège de France est en mesure de prouver l'existence, parmi les produits de fission, de trois à quatre neutrons, pour la plupart de grande énergie - supérieure à 2 MeV -, capables de provoquer la transmutation d'un noyau de soufre en un noyau de phosphore radioactif :



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