La bombe atomique
Une arme atomique libère en quelques microsecondes l'énergie contenue dans la cohésion des noyaux d'atomes. Ce n'est pas une différence de degré avec un explosif chimique, c'est une différence de nature : la chimie joue sur les électrons, le nucléaire sur le noyau, et le rapport d'énergie est de l'ordre du million.
Fission : casser des noyaux lourds
Certains noyaux lourds (l'uranium 235, le plutonium 239) se scindent lorsqu'un neutron les frappe, en libérant de l'énergie et 2 ou 3 neutrons supplémentaires. Si ces neutrons trouvent d'autres noyaux fissiles, la réaction s'entretient : c'est la réaction en chaîne.
Pour qu'elle s'emballe au lieu de s'éteindre, il faut assez de matière rassemblée : la masse critique. Elle dépend de la pureté, de la densité et de la présence d'un réflecteur de neutrons. D'où les deux architectures historiques : le canon, qui projette un morceau de matière contre un autre, et l'implosion, qui comprime une sphère de plutonium au moyen d'explosifs disposés autour. La seconde est plus difficile à réaliser, et bien plus efficace.
Fusion : souder des noyaux légers
La bombe dite thermonucléaire, ou bombe H, utilise une charge à fission comme allumette pour porter des isotopes légers de l'hydrogène, deutérium, tritium, à des températures de plusieurs millions de degrés, où ils fusionnent. L'énergie disponible n'est plus limitée par une masse critique : c'est ce qui explique le saut d'échelle observé dans les années cinquante, d'une puissance en kilotonnes à une puissance en mégatonnes.
Une histoire courte et dense
La fission est découverte à Berlin fin 1938 et interprétée dans les semaines qui suivent. Le projet Manhattan, lancé aux États-Unis en 1942, mobilise plus de 100 000 personnes et aboutit au premier essai en juillet 1945 dans le désert du Nouveau-Mexique, puis aux bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki en août. L'Union soviétique procède à son premier essai en 1949, le Royaume-Uni en 1952, la France en 1960, la Chine en 1964.
La suite est celle de la dissuasion : arsenaux qui culminent à plus de 60 000 têtes dans les années quatre-vingt, puis réduction considérable après la fin de la guerre froide. Neuf États détiennent aujourd'hui l'arme ; la grande majorité des têtes existantes appartient à deux d'entre eux.
Les effets, dans l'ordre où ils arrivent
L'éclair thermique d'abord, capable de provoquer des brûlures et des incendies à plusieurs kilomètres. L'onde de choc ensuite, qui détruit les constructions. Le rayonnement immédiat, gamma et neutronique. Puis, dans les heures et les jours qui suivent, les retombées radioactives, dont l'étendue dépend entièrement de l'altitude de l'explosion et des vents : une explosion en altitude produit peu de retombées locales, une explosion au sol en produit énormément.
À plus long terme viennent les cancers radio-induits, dont l'étude des survivants japonais a permis d'établir les courbes de risque encore utilisées en radioprotection aujourd'hui.
Les traités, et leurs limites
Le traité sur la non-prolifération, entré en vigueur en 1970, distingue cinq États dotés et engage les autres à ne pas acquérir l'arme, en échange d'un accès au nucléaire civil et d'un engagement de désarmement des premiers. Le traité d'interdiction complète des essais, signé en 1996, n'est jamais entré formellement en vigueur faute de ratifications, mais il a établi une norme respectée par presque tous.
Le contrôle repose sur l'Agence internationale de l'énergie atomique, dont les inspections portent sur les matières fissiles. C'est là que se joue la prolifération : la difficulté n'est pas de concevoir une arme simple, elle est de produire de l'uranium fortement enrichi ou du plutonium de qualité militaire, deux opérations industrielles lourdes, coûteuses et détectables.