Isidor Isaac Rabi : Le fils d'épicier qui a pesé le noyau

Vers la fin de sa vie, les médecins examinant Isidor Isaac Rabi l'ont glissé dans une machine d'imagerie par résonance magnétique — un appareil qui existe grâce aux expériences qu'il a menées avec des faisceaux moléculaires dans un laboratoire de Columbia dans les années 1930. « Je me suis vu dans cette machine », a-t-il déclaré. « Je n'aurais jamais pensé que mon travail aboutirait à cela. » Il avait passé cinq décennies à construire des instruments, des laboratoires et des institutions, dont la plupart fonctionnent encore.

De Rymanów à Brownsville

Il est né le 29 juillet 1898 à Rymanów, en Galicie austro-hongroise, dans une famille juive orthodoxe polonaise qui l'a emmené en Amérique alors qu'il était nourrisson. Ils vivaient dans un appartement de deux pièces dans le Lower East Side et parlaient yiddish à la maison ; en 1907, ils ont déménagé à Brownsville, à Brooklyn, et ont tenu une épicerie. Son nom était un accident de l'immigration : un responsable de l'école a entendu « Izzy » et a écrit l'équivalent formel, Isidor.

La rupture avec la tradition est arrivée tôt et nettement. Après avoir lu sur Copernic et le système solaire héliocentrique, le garçon a annoncé son athéisme à ses parents en une phrase : « C'est tout très simple... Qui a besoin de Dieu ? » Pour sa bar-mitsvah, il a fait un compromis en prononçant un discours en yiddish sur la lumière électrique.

Cornell, Columbia et une bourse itinérante

Il est entré à Cornell en 1916 en tant qu'étudiant en génie électrique, est passé à la chimie et a obtenu son diplôme en juin 1919 avec une thèse de fin d'études sur les états d'oxydation du manganèse. Il est retourné à Columbia en tant que chimiste diplômé en 1922, s'est tourné vers la physique et a obtenu son doctorat en 1926 sous la direction d'Albert Wills avec une thèse sur les susceptibilités magnétiques principales des cristaux.

Ce qui l'a formé, ce sont les deux années qui ont suivi. En tant que boursier Barnard, avec 1 500 $, il est allé en Europe et a travaillé en présence d'Erwin Schrödinger, Arnold Sommerfeld, Werner Heisenberg, Niels Bohr, Wolfgang Pauli et — de manière décisive — Otto Stern à Hambourg. La technique des faisceaux moléculaires de Stern est devenue l'œuvre de toute la vie de Rabi, mais pas sous la forme de Stern.

La méthode

L'amélioration apportée par Rabi était une pièce d'élégance expérimentale pure. La méthode de Stern nécessitait des champs magnétiques non uniformes gênants ; Rabi les a remplacés par des champs uniformes inclinés, de sorte que les atomes étaient déviés comme la lumière traversant un prisme. Moins d'appareils, une plus grande précision.

De retour à Columbia — où il a rejoint le corps professoral en 1929 en tant que chargé de cours avec un salaire de 3 000 $ par an et est devenu professeur titulaire en 1937 — il a construit le Laboratoire des faisceaux moléculaires et, tout au long des années 1930, a développé avec Gregory Breit l'équation de Breit-Rabi et a mesuré les moments magnétiques nucléaires du sodium, des composés du lithium, de l'hydrogène et du deutérium. Entre 1937 et 1939, avec Polykarp Kusch, Sidney Millman et Jerrold Zacharias, il a perfectionné la résonance magnétique nucléaire : des champs oscillants faibles utilisés pour lire les propriétés magnétiques des noyaux. Les résultats furent stupéfiants. Le moment magnétique du proton est ressorti à 2,785 magnétons nucléaires, et non à la valeur prédite de 1 — une divergence que la théorie a dû être reconstruite pour accommoder. Le prix Nobel de physique 1944 a suivi, « pour sa méthode de résonance pour l'enregistrement des propriétés magnétiques des noyaux atomiques ».

Radar, Trinity et le refus

En 1940, il a rejoint le Radiation Laboratory du MIT, devenant directeur associé et chef de la division 4 en mars 1942. Il a dirigé le développement de magnétrons de trois centimètres et, sous la direction de Norman Ramsey, un groupe avancé qui a produit le premier radar à guide d'ondes de trois centimètres en mai 1941 — la technologie derrière les radars de bombardement H2X et les ensembles haute résolution embarqués.

Il a été consultant pour le projet Manhattan mais a refusé de déménager à Los Alamos. Lui et Robert Bacher ont convaincu Oppenheimer que le laboratoire devait être dirigé par des civils plutôt que par l'armée, ce qui a façonné tout son fonctionnement. À Trinity en juillet 1945, il a gagné le pari sur le rendement, prédisant 18 kilotonnes contre 18,6 réels.

En 1950, le Comité consultatif général s'est opposé à l'unanimité au développement de la bombe à hydrogène ; Rabi est allé plus loin que la plupart, rejoignant Enrico Fermi pour s'y opposer pour des raisons morales et techniques. Truman les a outrepassés. « Je ne pardonnerai jamais à Truman d'avoir cédé sous la pression », a déclaré Rabi. « Il ne comprenait tout simplement pas de quoi il s'agissait. » Lors de l'audience de sécurité d'Oppenheimer en 1954, il a été le témoin de la défense le plus cinglant : « Nous avons une bombe A et toute une série de bombes, et nous avons toute une série de super bombes, et que voulez-vous de plus, des sirènes ? »

Le bâtisseur d'institutions

De 1945 à 1949, il a présidé un département de physique à Columbia qui comptait deux lauréats du prix Nobel et onze futurs lauréats. En janvier 1947, lui et Norman Ramsey ont complété une coalition de neuf universités qui a créé le Laboratoire national de Brookhaven. En tant que délégué de l'UNESCO en 1950, il a proposé des laboratoires internationaux régionaux ; les réunions à Florence en 1952 ont produit le CERN, et les lettres de félicitations de Bohr, Heisenberg et Amaldi étaient encadrées dans son bureau à domicile. Il a présidé le Comité consultatif général de l'AEC de 1952 à 1956 et le Comité consultatif scientifique de 1956 à 1957, et ses conseils à Eisenhower pendant la crise du Spoutnik en octobre 1957 ont conduit à la création du Comité consultatif scientifique du président en tant qu'institution permanente.

Pourquoi Isidor est appelé un génie

La faculté exposée est l'économie de la conception expérimentale — la capacité de regarder un appareil et de voir la machine plus simple cachée à l'intérieur. Les faisceaux de Stern nécessitaient des champs difficiles à façonner et à contrôler ; l'intuition de Rabi était que des champs uniformes, inclinés, feraient le même travail avec moins de matériel et plus de précision, ce qui est le genre d'idée qui semble évidente une fois que quelqu'un l'a eue et qui ne vient à personne auparavant. De cette simplification unique est née la mesure des moments nucléaires, le résultat anormal du proton qui a forcé les théoriciens à repenser le noyau, un prix Nobel et, finalement, l'imagerie par résonance magnétique. Un deuxième talent, plus rare, était le jugement sur les personnes et les structures : il a assemblé un département à Columbia qui comptait treize lauréats passés et futurs, a cofondé Brookhaven, a convaincu de l'existence du CERN et a institutionnalisé les conseils scientifiques au sein de la présidence américaine.

Le contre-argument doit être fait, et il en fournit lui-même la majeure partie. Il était, de l'avis général, un professeur terrible — Norman Ramsey a qualifié ses cours de « assez épouvantables » ; William Nierenberg a dit qu'il était « tout simplement un conférencier horrible ». Son prix était pour une méthode plutôt que pour une loi ; il n'a découvert aucun nouveau principe de la nature, et la technologie d'imagerie qui a rendu son travail célèbre a été réalisée par d'autres des décennies plus tard. Et il avait des opinions franchement discriminatoires sur les femmes dans la science, croyant qu'elles ne pouvaient pas être physiciens : il n'a jamais supervisé d'étudiante en doctorat ou en post-doctorat. Quoi que couvre le mot génie, il ne couvre manifestement pas le fait d'avoir raison sur les gens en général.

Héritage

Les honneurs allaient du prix Newcomb Cleveland en 1939 et de la médaille Elliott Cresson en 1942 au prix Nobel en 1944, la médaille du mérite et la médaille du roi de Grande-Bretagne en 1948, officier de la Légion d'honneur française en 1956, la médaille d'or internationale Niels Bohr et le prix Atoms for Peace en 1967, la médaille Oersted en 1982, la médaille du bien-être public en 1985 et le prix Vannevar Bush en 1986. Columbia l'a nommé son premier professeur d'université en 1964. Il a pris sa retraite de l'enseignement en 1967 et est décédé à son domicile de Riverside Drive le 11 janvier 1988. Il y a une route qui porte son nom au CERN, un programme de boursiers à Columbia et un scanner IRM dans presque tous les hôpitaux du monde développé.