Hiroshima : un alliage inédit créé par l’explosion atomique de 1945 découvert par des chercheurs
Une matière inédite née de la détonation d’août 1945
Le 6 août 1945, la bombe atomique « Little Boy » explosait au-dessus de la ville de Hiroshima au Japon, libérant une énergie équivalente à environ 12,5 kilotonnes de TNT. Cet événement tragique, premier usage d’une arme nucléaire lors d’un conflit armé, a réduit en cendres une superficie de 13 kilomètres carrés (5 milles carrés) et a coûté la vie à 120 000 personnes au cours des quatre premiers jours ayant suivi l’impact.
Aujourd’hui, les débris issus de cette explosion, désignés sous le nom de « hiroshimaïtes », continuent de faire l’objet de recherches poussées dans les couches sédimentaires de la baie de Hiroshima. En examinant ces sédiments, une équipe de scientifiques a mis au jour un matériau métallique d’une structure entièrement inédite, formé par la condensation de métaux vaporisés sous la chaleur extrême de la boule de feu.
D’après les résultats d’une étude publiée dans la revue Science Advances, cette découverte prouve que les détonations nucléaires anthropiques peuvent créer des substances totalement nouvelles. Jusqu’à présent, de tels processus de condensation en phase vapeur n’étaient observés que lors de phénomènes cosmiques de grande ampleur, comme les impacts d’astéroïdes.
Une structure atomique proche des quasi-cristaux
En analysant les échantillons sédimentaires riches en silicates prélevés dans la baie, les chercheurs ont découvert une présence métallique variant entre 1 et 3 % du volume total. Les auteurs décrivent ces inclusions comme des « Gouttelettes, globules et particules angulaires à sous-arrondies dispersées dans tout le verre. »
Bien que la plupart des micro-gouttelettes observées correspondent à des alliages déjà répertoriés, l’une d’entre elles présente une composition tout à fait singulière. Elle contient une proportion de silicium nettement plus élevée que celle habituellement constatée dans les alliages renfermant ces mêmes métaux.
Grâce à l’utilisation d’une microsonde électronique, l’équipe scientifique a pu déterminer la structure cristalline du réseau de cet alliage. Leurs analyses révèlent une configuration unique, se situant « Près du domaine des quasi-cristaux en termes de motifs locaux et de généalogie structurale. » La formule atomique précise de ce grain s’établit ainsi : Fe58.9Cr14.9Si13.1Ni8.0Mn2.0Mo2.0Al1.1, réunissant le fer, le chrome, le silicium, le nickel, le manganèse, le molybdène et l’aluminium.
L’environnement urbain, un réacteur chimique accidentel
Les géologues identifient traditionnellement les anciens sites d’impacts de météorites grâce aux matériaux spécifiques générés par l’immense énergie libérée lors du choc. Cependant, les explosions nucléaires survenues sur Terre reproduisent des niveaux d’énergie comparables, générant des températures supérieures à 7 000 °C (12 600 °F).
Bien que la détonation de Hiroshima demeure de faible puissance par rapport aux essais nucléaires ultérieurs — dont certains étaient plus de 3 000 fois plus puissants —, elle présente une particularité cruciale. Elle constitue l’une des deux seules déflagrations nucléaires s’étant produites au milieu d’un environnement urbain dense.
Contrairement aux sites d’essais situés sur des îles isolées ou dans des déserts où très peu d’éléments sont présents au-delà de simples traces, la ville renfermait une multitude de structures industrielles et de matériaux divers. La chaleur intense de l’explosion a ainsi vaporisé des aciers de construction (fer-chrome-nickel), des alliages d’aluminium, des composants contenant du cuivre et d’autres métaux industriels, offrant un mélange d’éléments d’une variété exceptionnelle.
Un processus de formation par condensation extrême
Dans la science des matériaux, les associations d’au moins cinq éléments métalliques sont appelées alliages multicomposants. La méthode usuelle pour fabriquer ces matériaux consiste à fondre chaque métal puis à laisser refroidir progressivement le mélange liquide pour qu’il se solidifie.
Cependant, les phénomènes extrêmes comme les détonations nucléaires ou les impacts de météorites dépassent le stade de la simple fusion en transformant directement les métaux solides en gaz. Dans leur publication, les chercheurs soulignent que « Leur formation nécessite fondamentalement un mélange extrême, une température élevée et une trempe rapide — des conditions qui surviennent lors des impacts de météorites et dans les boules de feu nucléaires. »
Ce mécanisme particulier permet la formation de phases métalliques complexes directement à partir de la condensation de la boule de feu. Comme l’expliquent les scientifiques, « Cette découverte élargit le spectre connu des matériaux générés par les détonations nucléaires et démontre que les événements de plasma anthropiques peuvent produire des phases métalliques complexes dans des cadres naturels. »
Un laboratoire géant et des perspectives pour la science
Cette découverte apporte une valeur scientifique considérable pour la compréhension de la nucléation des alliages dans des conditions hors équilibre. Les chercheurs précisent à ce sujet : « Au-delà de sa portée historique, la présence d’un nouvel alliage multicomposant riche en Si… formé par la condensation de la boule de feu offre un laboratoire naturel unique pour étudier la nucléation rapide des alliages dans des conditions d’extrême déséquilibre. »
Dans une présentation vidéo liée à leurs travaux, l’équipe a synthétisé la portée de cette trouvaille en expliquant qu' »En substance, l’explosion a servi de gigantesque laboratoire d’accidents de la science des matériaux. » Ils ont ajouté que cet événement « A démontré que des événements catastrophiques peuvent produire des matériaux jusqu’alors inconnus. Les explosions nucléaires, les impacts de météorites et d’autres phénomènes à haute énergie peuvent servir de laboratoires naturels pour découvrir de nouveaux alliages et structures cristallines. »
Si cette nouvelle phase métallique venait à présenter un intérêt pratique pour des applications technologiques ou industrielles futures, les scientifiques espèrent vivement que des méthodes de synthèse contrôlées et non destructives permettront d’en reproduire la structure sans recourir à des phénomènes dévastateurs.
Selon la source : iflscience.com
Hiroshima : un alliage inédit créé par l’explosion atomique de 1945 découvert par des chercheurs
