Sur TikTok, Instagram et X, une blague circule : des internautes se mettent en scène en train de trancher un aliment, puis "coupent accidentellement un atome"... déclenchant ainsi une explosion nucléaire. Le gag repose sur le principe que tout est fait d’atomes et que "couper un aliment" reviendra, supposément, à couper les atomes qui le composent. Derrière le mème, il y a un vrai sujet de physique : qu’est-ce que "couper un atome", est-ce possible, et si oui, qu’est-ce qui se passerait vraiment ?
Fission, accélérateurs… comment on "casse" vraiment un atome
L'idée de “couper un atome” renvoie immédiatement à la fission nucléaire. Dans les années 1930, les physiciennes et physiciens découvrent que certains noyaux atomiques lourds peuvent se briser en deux noyaux plus légers. Ce phénomène peut se produire spontanément pour certains noyaux, mais il peut aussi être déclenché par l’absorption d’un neutron. En 1938, les expériences d’Otto Hahn et Fritz Strassmann mettent ce phénomène en évidence. C’est Lise Meitner, avec son neveu Otto Frisch, qui en propose l’interprétation théorique : cette “cassure” libère une quantité considérable d’énergie, selon la célèbre relation d’Einstein, E = mc². Lise Meitner, qui a joué un rôle central dans la compréhension de la fission nucléaire, n’a pas reçu le prix Nobel de chimie de 1944, attribué au seul Otto Hahn.
C’est ce processus de fission atomique qui est exploité dans les réacteurs nucléaires civils : on bombarde des noyaux d’uranium 235 ou de plutonium 239 avec des neutrons, ce qui provoque leur fission et libère de la chaleur, utilisée pour produire de l’électricité. Les neutrons émis déclenchent à leur tour d’autres fissions : c’est la réaction en chaîne. Dans les bombes atomiques, cette réaction devient incontrôlée, provoquant une explosion. Aujourd’hui, dans les laboratoires, les scientifiques continuent de "casser" des noyaux avec des accélérateurs de particules afin de mieux comprendre leur structure et leur évolution.
Dans la vie de tous les jours, peut-on "couper un atome" par accident ?
Mais dans la vie de tous les jours, peut-on "couper un atome" par accident ? Au risque d’en décevoir certains (et d'en rassurer d'autres), la réponse est non. Impossible de couper un atome avec un couteau. Et ce n’est pas qu’une question de technologie, ou de savoir à quel point le couteau est aiguisé... C’est un problème d’échelle. Un atome est en effet essentiellement constitué de vide. Si le nuage électronique était une cathédrale, le noyau ne serait qu’une petite lentille au centre : la rencontre entre les noyaux du couteau et les noyaux d’une pomme est hautement improbable.
Lorsqu’on coupe un objet, ce sont les atomes du couteau qui glissent entre ses atomes, en interagissant via les forces électromagnétiques. L'une des quatre forces fondamentales de l’univers, l’interaction électromagnétique, fait que les atomes vont pouvoir se repousser entre eux. À cela s’ajoute un principe de mécanique quantique, le principe d’exclusion de Pauli : cette loi quantique empêche les électrons des deux matériaux de se retrouver exactement au même endroit. Ensemble, ces deux effets empêchent les atomes de se superposer. Sous l'effet de la pression exercée par la lame, les liaisons entre les atomes du matériau se rompent progressivement : l'objet se sépare en deux sans que les atomes eux-mêmes soient coupés.
Et si… on y arrivait quand même ?
Imaginons, malgré tout, un scénario purement fictif : quelqu’un a réussi d’une manière ou d’une autre, à “couper” un atome en deux, c’est-à-dire à provoquer la fission d’un noyau isolé, ici et maintenant, dans sa cuisine. Est-ce que cela créerait automatiquement une explosion ?
Non, et heureusement ! La fission d’un seul noyau libère en réalité peu d’énergie et seulement à l’échelle microscopique. C'est la fission d’un très grand nombre de noyaux qui dégage suffisamment d’énergie pour provoquer une catastrophe. En exagérant fortement l’effet, on pourrait imaginer voir un petit flash de lumière... Rien de comparable avec une explosion nucléaire... Alors, rassurés ?