Les mains des techniciens et des ouvriers ont assemblé durant des mois des pièces, des explosifs et des systèmes devant fonctionner avec précision dans une arme novatrice. La bombe d’Hiroshima a émergé du programme atomique mis en place par les États-Unis pendant la Seconde Guerre mondiale et a été larguée alors que Washington cherchait à hâter la reddition japonaise.
L’attaque a été décidée lors d’une phase tardive du conflit, après que des avancées scientifiques et militaires ont permis de transformer la fission nucléaire en une arme aérienne. Cette explosion a également laissé des résidus qui conservent, à l’échelle microscopique, des informations sur les événements survenus en l’espace de quelques secondes.
Une particule a conservé des résidus microscopiques de la détonation
Cette information refait surface aujourd’hui dans une alliage riche en silicium trouvé à l’intérieur d’une particule vitreuse de la baie d’Hiroshima. Une étude, publiée dans Science Advances et dirigée par Luca Bindi, un géologue et cristalographe de l’Université de Florence, décrit une composition métallique et une structure cristalline inédites. Le grain a été formé lorsque divers matériaux urbains se sont vaporisés puis ont été refroidis rapidement après l’explosion.
La rareté de cette découverte est davantage mise en évidence par la taille minuscule de l’échantillon étudié par l’équipe. Mario Wannier, un géologue à la retraite, avait trouvé en 2019 de petites particules de verre en examinant des sables de la baie, donnant ainsi naissance aux hiroshimaïtes.
L’équipe a analysé 34 fragments, mesurant quelques centaines de micromètres à plusieurs millimètres, avant d’identifier plusieurs cristaux métalliques. Parmi eux, un unique grain riche en silicium de seulement dix micromètres, une taille similaire à celle d’un globule rouge.
Ángelo Oñate Soto, un scientifique et ingénieur en matériaux de l’Université de Concepción, qui n’a pas participé à l’étude, a souligné que ces découvertes pourraient ouvrir de nouvelles pistes de recherche sur la formation et le comportement des alliages multicomposants. Ces matériaux, composés de plusieurs métaux en grande proportion, peuvent offrir une résistance mécanique, une stabilité thermique et une protection contre la corrosion souvent difficiles à obtenir avec des alliages classiques.
La structure interne a émergé après un chaud extrême
L’analyse chimique du minuscule grain a détecté du fer, du chrome, du nickel, du manganèse, du molybdène, de l’aluminium et une forte proportion de silicium. La diffraction des rayons X a ensuite permis de reconnaître une structure cristalline de type AlAu₄ avec une organisation régulière.
Bindi a expliqué que l’alliage a été formé à l’intérieur d’une sphérule microscopique créée pendant l’explosion. Son organisation se situe près du domaine des quasi-cristaux en raison de ses motifs locaux et de sa structure.
Pour se former, cette particule a nécessité des températures dépassant 7 000 degrés et un refroidissement rapide dans les secondes qui ont suivi la détonation. L’explosion a vaporisé du béton armé, des alliages d’aluminium, des composants en cuivre, du verre, du sol, de l’eau et d’autres matériaux présents dans une ville.
Par la suite, une partie de ces matériaux a évolué de l’état gazeux vers de petites gouttes et particules qui se sont déposées dans les sédiments de la baie. Les auteurs de l’étude détaillent les conditions nécessaires à la formation de ces phases métalliques : « Leur création exige une interaction extrême entre les composants, des températures élevées et un refroidissement rapide ».
Cette recherche relie ce résultat à d’autres matériaux issus de phénomènes capables de libérer d’énormes quantités d’énergie en un temps très court. Bindi et ses collègues avaient précédemment décrit un composé de calcium, de cuivre et de silicium généré lors de l’essai Trinity, une étude parue dans Proceedings of the National Academy of Sciences.
Le chercheur avait décrit ce cristal comme étant « bien au-delà des limites de la synthèse conventionnelle ». Les auteurs estiment que les détonations nucléaires, les chocs météoritiques et les processus planétaires peuvent produire des phases chimiques en dehors des voies de fabrication habituelles.
Le laboratoire décidera de l’avenir de cette découverte
La possibilité d’exploiter ce matériau dépendra de la capacité à le reproduire dans des conditions contrôlées et de la compréhension des circonstances qui ont fixé sa structure. Paul D. Asimow, géologue et géochimiste à l’Institut Technologique de Californie, a averti que les conditions précises de sa formation demeurent inconnues : « L’explosion nucléaire est si particulière qu’elle peut engendrer des éléments jamais vus, mais cela a peu d’utilité technologique tant qu’on n’a pas trouvé un moyen d’obtenir le même produit autrement ».
Cette découverte permet d’étudier la naissance de ces structures, mais toute application future dépendra de méthodes de laboratoire capables de les obtenir sans recourir au processus destructeur qui les a engendrées.
Points à retenir
- Une nouvelle étude révèle une particule retrouvée à Hiroshima enrichie en silicium et présentant une structure métallique inédite.
- Des températures extrêmes ont été nécessaires à sa formation, dépassant les 7 000 degrés.
- La possibilité d’exploiter ce matériau dépend de la reproduction de son processus de formation en laboratoire.
- Les découvertes pourraient ouvrir des pistes intéressantes sur les alliages multicomposants.
Cette exploration des résidus laissés par une catastrophe naturelle et humaine nous pousse à réfléchir aux échos du passé dans notre avenir. Comment les découvertes, même les plus sombres, peuvent-elles façonner des innovations bénéfiques ? En tant que passionné par les sciences et leur impact sur notre monde, je me demande si la quête de connaissances peut réellement mener à des transformations positives, ou si elle est simplement le reflet de nos erreurs. La discussion est ouverte.