81 ans après Hiroshima, des scientifiques découvrent un nouvel alliage multicomposant dans les retombées atomiques

Le 6 août 1945 à 8 h 15 du matin, la bombe atomique surnommée « Little Boy » explosait à environ 580 mètres au-dessus du centre-ville de Hiroshima. Les ondes de choc, le rayonnement thermique et les retombées radioactives balayèrent la cité, faisant entre 60 000 et 80 000 morts le jour même, pour dépasser les 140 000 victimes à la fin de l’année. Quatre-vingt-un ans plus tard, fin juillet 2026, une équipe de chercheurs menée par Luca Bindi de l’Université de Florence a publié une étude remarquable dans la revue Science Advances : parmi les grains de sable prélevés sur les plages de la baie de Hiroshima, ils ont identifié un alliage métallique multicomposant jamais documenté jusqu’ici. Cet alliage était piégé à l’intérieur d’une bille de verre de quelques micromètres de diamètre à peine—bien plus fine qu’un cheveu humain.

Pour mesurer l’intensité des conditions qui ont engendré cette matière, un chiffre extrait de la publication suffit : la température de la boule de feu a dépassé 7 000 °C. À titre de comparaison, la surface du Soleil avoisine les 5 500 °C. En l’espace de quelques secondes, un objet plus chaud que la surface solaire est apparu au-dessus de Hiroshima. Les armatures en acier, les fenêtres en aluminium, les câbles en cuivre, le verre et le sol urbain ont été instantanément vaporisés, se mêlant en un vaste nuage de plasma en ébullition. En s’étendant et en se refroidissant, cette matière vaporisée s’est condensée sous forme de gouttelettes de verre microscopiques retomblées au sol avec la poussière, s’enfouissant dans le sable de la baie pendant plus de huit décennies. Les géologues et spécialistes des matériaux nomment ces micro-billes de verre des hiroshimaites.

Figure : Champignon atomique au-dessus de Hiroshima le 6 août 1945. Source : George R. Caron / Wikimedia Commons (Domaine public)

34 billes de verre, une seule particule anormale

L’équipe de recherche a analysé 34 échantillons de hiroshimaite à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), de la microsonde électronique (EPMA) et de la diffraction des rayons X (DRX). Le chiffre 34 illustre bien la difficulté de cette quête : parmi des millions de billes de verre dispersées sur le littoral après l’explosion, les scientifiques ont dû isoler et examiner chaque grain individuellement.

Des travaux antérieurs avaient déjà établi que les hiroshimaites s’étaient formées à des températures supérieures à 1 800 °C, principalement composées de calcium, d’aluminium et de silicium. En comparaison, un haut fourneau industriel fonctionne aux alentours de 1 600 °C, tandis que la lave volcanique culmine à environ 1 200 °C. L’environnement thermique au cœur de l’explosion dépassait largement les limites de la métallurgie industrielle classique.

Lors de cette étude récente, l’équipe a décelé des inclusions microscopiques de fer et de chrome dans l’un des 34 échantillons. Alors que la plupart des inclusions étaient ordinaires, une particule minuscule présentait une composition et une structure cristalline sans équivalent connu. Comme le résume l’article scientifique : « Nous rapportons la découverte d’un alliage multicomposant jusqu’alors inconnu, isolé dans les sables de la baie de Hiroshima et formé lors de la détonation aérienne du 6 août 1945. »

Un alliage qui « ne devrait pas exister »

Mesurant quelques millièmes de millimètre seulement, la particule est majoritairement composée de fer, allié au chrome, au manganèse, au nickel, au molybdène, au silicium et à l’aluminium—soit sept éléments au total.

Conserver sept éléments distincts au sein d’un même alliage est exceptionnel. Les alliages conventionnels reposent sur un ou deux métaux principaux accompagnés de micro-additifs : l’acier inoxydable est constitué de fer enrichi en chrome et en nickel, tandis que l’acier au carbone associe le fer à une faible proportion de carbone. Pendant des décennies, la métallurgie estimait que multiplier les éléments métalliques rendait l’alliage fragile et instable. Ce n’est que dans les années 1990, avec le concept d’« alliages à haute entropie » (HEA) proposé par le professeur Jien-Wei Yeh, que l’on a découvert que mélanger plusieurs métaux à des proportions comparables pouvait former des structures exceptionnellement stables, dures et résistantes à la chaleur et à la corrosion.

La singularité de l’alliage de Hiroshima réside dans son degré d’organisation atomique. Alors que la plupart des alliages multicomposants présentent un arrangement atomique désordonné comparable à celui de l’acier classique, cet échantillon a cristallisé selon une structure cubique ordonnée de type AlAu4, abritant des amas atomiques icosaédriques déformés. C’est l’équivalent d’un cristal de glace parfaitement structuré émergeant d’un bouillon élémentaire chaotique.

Figure : Micrographie de la sphérule métallique contenant le nouvel alliage identifié. Source : Luca Bindi et al., 2026 (via arkeonews.net)

Comment une telle structure s’est-elle formée ? Les auteurs avancent l’hypothèse suivante : après la vaporisation de l’acier, de l’aluminium et du cuivre urbains par la boule de feu, les atomes métalliques se sont mélangés de façon aléatoire dans le nuage de vapeur. Lorsque la boule de feu s’est rapidement dilatée, les températures ont chuté en quelques secondes. Avant que les atomes ne puissent s’organiser en réseaux cristallins classiques, ils ont été instantanément « figés » dans une structure métastable qui n’apparaît habituellement que dans des conditions physiques extrêmes. Reproduire une telle phase en laboratoire nécessite une fusion par induction contrôlée associée à une trempe ultrarapide. La boule de feu de Hiroshima a poussé la température, le mélange et la vitesse de refroidissement à leur paroxysme en l’espace de quelques secondes, agissant comme un véritable laboratoire naturel de synthèse extrême.

Créer des matériaux par l’explosion : une longue histoire

Utiliser une force destructrice extrême pour fabriquer de la matière n’est pas sans précédent. L’industrie utilise couramment le soudage par explosion, exploitant l’onde de choc de détonations contrôlées pour assembler des métaux dissemblables. Pendant la guerre froide, les États-Unis et l’Union soviétique ont conduit des essais nucléaires souterrains à des fins industrielles ; en 1981, l’URSS a même fait détoner un engin nucléaire pour éteindre un incendie incontrôlable sur un gisement de gaz naturel. Dans les années 1950, l’« horticulture atomique » exposait des semences aux rayons gamma pour provoquer des mutations agricoles bénéfiques.

Un précédent remarquable s’est produit en juillet 1945 sur le site d’essai Trinity, au Nouveau-Mexique—le premier essai nucléaire de l’histoire. Dans le verre nucléaire produit par l’explosion (« la trinitite »), des scientifiques ont découvert en 2021 des quasi-cristaux absents de la nature. Le premier auteur de cette découverte n’était autre que Luca Bindi. Le fait que la même équipe ait identifié des structures matérielles inédites sur deux sites historiques d’explosions nucléaires apporte un poids et une crédibilité considérables aux conclusions de Hiroshima.

Figure : Vignette de la vidéo officielle « A New Material Born in the Hiroshima Fireball » publiée par l’Université de Florence. Source : youtube.com (Università degli Studi di Firenze)

La controverse : provient-il vraiment de 1945 ?

Malgré la publication dans une revue à comité de lecture, des interrogations scientifiques subsistent quant à la provenance exacte de la particule.

Les sceptiques soulignent d’abord la localisation du prélèvement : les hiroshimaites ont été collectées dans les sables de la baie de Hiroshima, et non sur le site même de l’hypocentre. Depuis plus de 80 ans, les activités portuaires, le trafic maritime et l’industrie ont laissé des dépôts dans la baie. Des microparticules métalliques modernes produites après-guerre ont-elles pu se mêler aux couches de sable ? Deuxièmement, les isotopes radioactifs à courte demi-vie issus de l’explosion de 1945 se sont désintégrés depuis longtemps, rendant impossible la datation radiométrique directe de ces microparticules. L’attribution à l’événement de 1945 repose sur des modélisations chimiques et structurales : une déduction solide, mais difficile à prouver de manière absolue. Un commentaire très apprécié sur Hacker News le résumait ainsi : « L’expression ‘expérience naturelle’ porte ici une lourde responsabilité. »

Les partisans du résultat s’appuient en revanche sur des analyses microstructurales rigoureuses. La composition et les structures observées correspondent exactement aux modèles théoriques de condensation rapide à partir de vapeurs métalliques multi-éléments. De plus, la couche sédimentaire contenant les échantillons correspond précisément aux horizons de retombées de 1945 identifiés.

Quelle que soit la position adoptée, le constat scientifique fondamental demeure : des conditions physiques extrêmes sont capables d’engendrer des architectures atomiques entièrement inédites. Les chercheurs restent eux-mêmes réservés, employant systématiquement des formulations mesurées telles que « en adéquation avec ».

Que signifie cet alliage pour la science des matériaux ?

L’application la plus directe concerne la science des matériaux. La structure atomique de cet alliage pourrait fournir un modèle pour la mise au point de nouveaux alliages fer-chrome-nickel-silicium. Si l’on parvient à reproduire des assemblages similaires par solidification rapide ou impression 3D métallique, on pourrait obtenir des matériaux d’une dureté, d’une résistance thermique et d’une résistance à la corrosion hors du commun—des propriétés très recherchées dans le secteur nucléaire, la propulsion aérospatiale ou l’exploration en eaux profondes.

Ensuite, cette découverte enrichit notre compréhension du comportement de la matière soumise à des pressions et températures extrêmes, similaires à celles engendrées par des impacts de météorites, la foudre ou des éruptions volcaniques. L’analyse des retombées nucléaires relève également de la criminalistique nucléaire : les structures cristallines et la composition chimique fonctionnent comme des empreintes digitales permettant de retracer la nature des matériaux et les températures maximales atteintes lors d’évaluations de non-prolifération.

Enfin, ce travail nous ramène à l’histoire. Hiroshima demeure avant tout une ville, le lieu d’une tragédie ayant coûté la vie à plus de 140 000 personnes. Comme le soulignait un utilisateur sur Hacker News : « Puissions-nous ne plus jamais faire subir une telle souffrance à l’humanité de notre vivant. » Étudier des ruines comme un laboratoire naturel n’a de sens que si l’on conserve la mémoire des victimes et des raisons de leur destruction.

Une arme conçue pour détruire a révélé, 81 ans plus tard, une graine inattendue pour la science des matériaux. La frontière entre dévastation et découverte scientifique demeure profondément enchevêtrée ; sous le sable de la baie de Hiroshima, d’autres empreintes microscopiques reposent peut-être encore. Espérons qu’elles ne continueront d’être observées qu’au microscope.

Liens de référence :

• Étude dans Science Advances : Discovery of a multicomponent alloy forged by the Hiroshima atomic blast
• Discussion sur HN (item?id=49115096)
• The Debrief : The World War II Atomic Blast Over Hiroshima Created a Previously Unidentified Multicomponent Metallic Alloy
• Arkeonews : Scientists Discover Never-Before-Seen Metal Alloy Forged Inside the Hiroshima Atomic Fireball
• CNBC TV18 : Hiroshima atomic bomb created unique multicomponent alloy: Study