Tout comprendre à la bombe nucléaire en 87 secondes

1… 2… 3… Trois secondes. Il a fallu trois secondes pour faire 140 000 morts avec une bombe nucléaire à Hiroshima, le 6 août 1945. C’est comme si Pujadas vous annonçait que Dijon tout entier avait disparu en 3 secondes, ce soir, au journal de 20h.

Hiroshima avant / après les 3 secondes.

Mais comment une simple bombe a-t-elle pu faire ça ? Peut-être parce que ce n’est pas qu’une simple bombe. Dans cet article on va analyser son fonctionnement et son histoire, on s’intéressera aussi à ce qui a remplacé la bombe A : la bombe à Hydrogène (bombe H).

Hello la bombe nucléaire

Nagasaki et Hiroshima sont deux villes japonaises tristement connues pour le bombardement nucléaire qu’elles ont subi. Elle ont chacune été bombardées par une bombe A, respectivement nommée “Fat man” et “Little boy”. Ces deux bombardements ont contraint le Japon à capituler, marquant ainsi la fin de la guerre.

Les travaux d’Enrico Fermi et une lettre.

Enrico Fermi (prix Nobel de physique), travail sur les réactions en chaînes causées par la fission nucléaire.

Ce phénomène de fission est très simple à comprendre : un noyau d’atome est composé de neutrons et de protons. Plus il y en a dans le noyau, plus le noyau est lourd et plus il est instable. Et bien la fission nucléaire c’est tout simplement le fait d’envoyer un neutron sur ce noyau lourd qui va alors “se casser”. On se retrouve alors avec deux autres noyaux, plus légers, et quelques neutrons.

Illustration de la fission d’un noyau d’Uranium (le 235 correspond au nombre de neutrons présents dans le noyau).

Et maintenant, imaginez que vous avez devant vous pleins de noyaux lourds d’Uranium 235. Vous lancez un neutron sur un d’entre eux. Il va se produire une réaction de fission et elle va produire, en plus de deux noyaux plus légers, trois neutrons.

Ces trois neutrons vont chacun effectuer une nouvelle fission sur les autres noyaux présents. Les 9 neutrons qu’on obtient après les 3 fissions vont aller refaire des fissions etc. Tout devient alors complètement hors de contrôle : les fissions se multiplient à grande vitesse. Et au fait, une fission dégage de grandes quantités d’énergies et des radiations radioactives.

Et bien notre cher Enrico Fermi il bossait sur ça. Et des malins du noms de Leó Szilárd et Eugene Wigner se sont dit qu’on pourrait bien utiliser ses travaux sur les réactions en chaînes pour créer une nouvelle arme : on est en août 1939 et… ça sent pas bon. Entre les dictatures en Europe et leurs alliés en Asie, les Américains sont certains que la guerre est inévitable (elle commence d’ailleurs le 1er septembre en Europe, même si les Etats-Unis ne rentrent dans le conflit qu’en décembre 1941).

Du coup nos deux physiciens envoient une lettre à Roosevelt en lui disant qu’il y a moyen de faire une bombe avec toute cette histoire sur la fission et les réactions en chaînes. Einstein signera d’ailleurs la lettre : c’est le début du projet Manhattan.

Le projet Manhattan

Ce projet visait tout simplement à développer une bombe fonctionnant sur le principe de la réaction en chaîne. Ce projet est financé par les Etats-Unis qui donnèrent de très gros moyens : 130 000 personnes embauchés (entre autres à la construction des usines) et 2 milliards de dollars dépensés (ce qui représenterait 28 milliards en 2017). Ils vont également forer de grandes quantités d’Uranium pour accélérer les recherches.

En 1943 la bombe à fission, ou bombe A, est terminée. Elle peut fonctionner de différentes manières (les bombes de Nagasaki et d’Hiroshima n’ont pas le même fonctionnement par exemple), mais le but, dans tous les cas, est de libérer, dès que le sol est touché, une certaine quantité de neutrons pour enclencher une réaction en chaîne. Et là ça fait kaboum.

Un fait historique important : celui qui a appuyé sur le bouton rouge pour Hiroshima et Nagasaki c’est le “président” américain Truman. Pourquoi entre guillemets ? Parce que, étant vice-président, il a pris la place de Roosevelt, mort entre temps. C’est donc quelqu’un qui n’avait pas été élu par le peuple qui a appuyé pour la seule fois de l’histoire sur le bouton rouge. Et ça pose problème.

Revenons à notre bombe. Edward Teller était un des gars qui bossait sur le projet Manhattan. Un beau matin il est allé voir ses chefs et il leur a dit qu’on pouvait perfectionner la bombe A, pour en faire une “super” comme il l’appelait. Ce mec venait d’inventer la bombe à Hydrogène.

Nouveauté au rayon armement : la bombe à Hydrogène

Teller a l’idée de combiner la réaction de fission (qui libère beaucoup d’énergie : la preuve elle est utilisée aujourd’hui dans les centrales nucléaires) et la réaction de fusion, extrêmement puissante, et qui se produit au cœur des étoiles. Rien que ça.

La fusion nucléaire

La fission ça consiste, en résumant, à obtenir deux noyaux légers à partir d’un lourd, et bien la fusion c’est l’inverse.

Prenez deux noyaux légers (avec peu de neutrons et de protons à l’intérieur), passez-les au mixeur et vous obtiendrez un noyau plus lourd et un neutron.

Note : les noyaux de Deuterium et de Tritium font partie des isotopes de l’atome d’Hydrogène.

Il faut savoir que cette réaction de fusion produit beaucoup beaucoup (beaucoup) plus d’énergie que la réaction de fission. Et bien Teller lui combine les deux réactions.

Fonctionnement de la bombe H

Le fonctionnement est simple : vous prenez une bombe A que vous faites exploser (on a vu que rien que ça, ça faisait pas mal de dégât) et qui va amorcer une réaction de fusion entre des isotopes del’Hydrogène. En fait, la réaction de fusion nécessite des conditions de pression et de température vraiment extrêmes pour se produire : elle ne se produit que dans le cœur des étoiles naturellement. La fission permet d’avoir ses conditions et donc d’enclencher la fusion nucléaire de deux noyaux d’Hydrogène.

Heureusement, cette bombe n’a jamais été utilisée dans un conflit jusqu’à maintenant, bien que plusieurs pays l’aient en leur possession. Parce que si la bombe A fait du dégât, elle passe pour une débutante à côté de la bombe H :

Pour conclure

Les bombes A et H sont des bijoux de technologies et sont le fruit de plusieurs années de recherches de physique nucléaire. MAIS. Les humains ont trouvé la bonne idée de se les lancer dessus ! Aujourd’hui de nombreux accords et lois internationales existent pour empêcher de se retrouver avec un nouvel Hiroshima ou Nagasaki.

D’autres armes se sont développées entre temps, ne reposant pas sur la physique nucléaire, comme les armes chimiques qui sont tout aussi intéressantes à étudier.