BETHE HANS (1906-2005)

Le physicien nucléaire américain Hans Bethe, qui a mené la plus grande part de ses recherches à l'université Cornell (État de New York), a été l’un des derniers acteurs de la révolution quantique qui a transformé profondément la physique fondamentale pendant les premières décennies du xx^e siècle.

Né le 2 juillet 1906 à Strasbourg, dans une Alsace alors allemande, Hans Albrecht Bethe fait ses études universitaires à l'université de Francfort puis à celle de Munich. Sa thèse de doctorat (1928), élaborée sous la direction d'Arnold Sommerfeld (1868-1951), aborde l'étude théorique de la diffraction des électrons par les solides cristallins dans le cadre de la nouvelle mécanique quantique. Après avoir travaillé avec Enrico Fermi (1901-1954), Bethe est nommé professeur à l'université de Tübingen. Chassé de son poste par les lois racistes nazies – ses grands-parents maternels sont juifs –, il rejoint l'Angleterre en 1933 où il enseigne quelques semestres à Manchester puis à Bristol. Sa recherche s'oriente alors vers la physique nucléaire et il développe avec Rudolf Peierls (1907-1995) le premier modèle décrivant de façon cohérente le deutéron, noyau formé d'un proton et d'un neutron, qui vient d'être découvert – c'est cet élément qui, associé à l'oxygène, forme l'« eau lourde » dont l'usage se répandra dans l'industrie nucléaire. Bethe s'installe aux États-Unis en février 1935 et poursuit ses recherches à l'université Cornell, qui l'accueille chaleureusement. C'est alors qu'il écrit ses articles les plus influents, fondant l'astrophysique nucléaire, nouveau domaine scientifique, à la frontière de l'astronomie et de la physique microscopique. Il développe en particulier un modèle cohérent des processus nucléaires dans les étoiles : le « cycle de Bethe » (ou cycle carbone-azote) est une série de six réactions nucléaires successives qui explique la production d'énergie et le destin des étoiles les plus massives. Il étudie également en détail le cycle proton-proton, plus adapté au Soleil, et montre qu'aucun autre cycle n'est possible. Ce sont ces travaux qui lui vaudront le prix Nobel de physique en 1967.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Bethe, qui a adopté la citoyenneté américaine en 1941, travaille d'abord au Massachusetts Institute of Technology au développement des radars, puis est nommé en 1943 directeur de la division théorique du projet Manhattan à Los Alamos (Nouveau Mexique). Ses travaux sur les ondes de choc, avec Edward Teller (1908-2003), seront déterminants pour l'achèvement du programme de conception et de construction des premières bombes atomiques. Le physicien assiste à la première explosion d'un de ces engins, le 16 juillet 1945, lors d'un essai dans le désert du Nouveau-Mexique.

Il reprend ses recherches théoriques à Cornell dès la fin de la guerre ; en 1947, son étude du calcul quantique des niveaux d'énergie atomiques contribue de façon essentielle à l'élaboration de l'électrodynamique quantique, dont l'expression sera achevée peu après par Richard Feynman (1918-1988), Julian Schwinger (1918-1994) et Shin'ichirō Tomonaga (1906-1979). Avec Edwin Salpeter (1924-2008), Bethe invente en 1951 une méthode qui permet pour la première fois dans le cadre quantique de décrire un état lié de particules relativistes (équation de Bethe-Salpeter).

Sans exprimer de regret quant à son rôle dans l'élaboration de la bombe atomique, qu'il considérait comme le « meilleur moyen d'empêcher Hitler de répandre la terreur dans le monde entier », Bethe a adopté dès 1946 une ferme position contre les armements nucléaires. En désaccord avec les positions ultraconservatrices d'Edward Teller, principal artisan de la conception de la bombe H,[...]