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- « Oppenheimer » de Christopher Nolan raconte l’histoire de qui a créé la première bombe atomique.
- Le projet Manhattan a nécessité une bonne dose de physique quantique et de science complexe.
- Voici une liste de concepts scientifiques que vous voudrez peut-être connaître avant de voir le film.
Avec la sortie de « Oppenheimer » de Christopher Nolan – un film biographique sur le « père de la bombe atomique » – ceux d’entre nous qui n’ont pas poursuivi de carrière en physique pourraient se sentir perdus dans les concepts scientifiques et le jargon au cœur de l’histoire du film.
Voici donc une liste des éléments clés que vous voudrez peut-être savoir avant de plonger dans le film très attendu.
boson
Un boson est une particule subatomique fondamentale. La catégorie comprend les photons, les particules qui forment la lumière. La découverte de ces particules a été la clé du développement des calutrons, décrits ci-dessous, qui ont permis aux chercheurs de créer le carburant nécessaire à la bombe atomique.
Calutrons
Un calutron est un appareil inventé par Earnest O. Lawrence, un chercheur du projet Manhattan, qui enrichit l’uranium en tirant des électrons sur les atomes pour les transformer en ions chargés positivement. Une fois l’uranium ionisé, il devient un combustible approprié pour la bombe atomique.
Lawrence a modelé le calutron d’après son appareil précédent : le cyclotron, un accélérateur de particules qui « projette » des particules sur une trajectoire circulaire.
Fission vs fusion
Alors que la fission et la fusion sont toutes deux des composants clés de la technologie nucléaire, les deux processus sont très différents – et au cœur de l’intrigue de « Oppenheimer ».
La fission se produit lorsqu’un neutron percute un atome, divisant son noyau en deux.
Les radiochimistes Otto Hahn et Fritz Strassman, aux côtés de la physicienne Lise Meitner, ont découvert la fission à Berlin en 1938.
Dans le film, Oppenheimer note que cette découverte pourrait être utilisée pour concevoir une bombe – et il avait raison. Ce processus était à la base de la bombe atomique d’Oppenheimer car le fait de diviser un atome libère une grande quantité d’énergie et peut être accompli en utilisant du plutonium ou de l’uranium.
Pendant ce temps, la fusion se produit lorsque deux atomes s’entrechoquent et forment un atome plus lourd.
La fusion produit beaucoup plus d’énergie que la fission et produit moins de déchets radioactifs. Cependant, il est difficile à réaliser car le processus nécessite des pressions extrêmes et des températures élevées.
La bombe à hydrogène – promue par Lewis Strauss, membre de la Commission américaine de l’énergie atomique – repose sur la fusion, ce qui la rend beaucoup plus puissante que la bombe atomique.
Lumière
Dans le film, Oppenheimer dit que la lumière a des propriétés à la fois de particules et d’ondes.
La célèbre expérience de la double fente a confirmé cette découverte. Pendant le test, des photons ont été tirés sur un écran de capteur à travers deux fentes. Cette expérience a démontré que lorsque les photons sont observés, ils se comportent comme des particules. Mais lorsqu’ils ne sont pas observés, les photons se comportent comme des ondes.
À ce jour, cet écart reste un mystère dans le domaine de la mécanique quantique.
Nouvelle physique
« Nouvelle physique » est un terme qui décrit l’évolution rapide des découvertes dans le domaine de la physique entre le milieu et la fin du XXe siècle.
En particulier, ce mouvement comprenait le développement de la mécanique quantique, un domaine qui s’est avéré essentiel à la poursuite d’Oppenheimer car il a permis aux chercheurs de créer des outils comme le calutron, ainsi que de comprendre la mécanique de la fission et de la fusion.
Isotopes radioactifs
Les isotopes radioactifs sont essentiels aux réactions de fusion et de fission qui alimentent les armes nucléaires.
Chaque élément a un nombre défini de neutrons, de protons et d’électrons qui le définissent. Un isotope radioactif, alias radio-isotope, a un nombre différent de neutrons mais le même nombre de protons, ce qui rend son noyau instable et donc plus réactif.
L’U-238 est la forme d’uranium la plus stable et donc la plus courante. L’U-235 a trois neutrons de moins et est la forme d’uranium la plus réactive utilisée dans les bombes nucléaires et les réacteurs nucléaires.
Les radio-isotopes ont fait l’objet d’une controverse politique après la fin de la guerre.
Oppenheimer a dirigé un groupe de physiciens qui ont plaidé pour que les États-Unis exportent des isotopes radioactifs vers des chercheurs à l’étranger. Il a fait valoir que les États-Unis amélioreraient le bien-être mondial en rendant les matériaux démocratiquement disponibles.
Cependant, Strauss a reculé alors qu’il était président de la Commission américaine de l’énergie atomique, plaidant pour un monopole américain sur les matériaux. Il a fait valoir que les exporter équivaudrait à partager des informations nucléaires, un acte interdit par la loi de 1946 sur l’énergie atomique.