Comment les inspecteurs en armement vérifient-ils qu'une bombe nucléaire a été démantelée ? Une réponse troublante est :ils ne le font pas, pour la plupart. Lorsque les pays signent des pactes de réduction des armements, ils n'accordent généralement pas aux inspecteurs un accès complet à leurs technologies nucléaires, par peur de dévoiler des secrets militaires.

Au lieu, les anciens traités de réduction des armements américano-russes ont appelé à la destruction des systèmes de lancement des ogives nucléaires, comme les missiles et les avions, mais pas les ogives elles-mêmes. Pour se conformer au traité START, par exemple, les États-Unis ont coupé les ailes des bombardiers B-52 et les ont laissés dans le désert de l'Arizona, où la Russie a pu confirmer visuellement le démembrement des avions.

C'est une approche logique mais pas parfaite. Les ogives nucléaires stockées pourraient ne pas être livrables en cas de guerre, mais ils pourraient encore être volés, vendu, ou a explosé accidentellement, avec des conséquences désastreuses pour la société humaine.

"Il y a un réel besoin d'anticiper ce genre de scénarios dangereux et de s'attaquer à ces stocks, " dit Areg Danagoulian, un scientifique nucléaire du MIT. "Et cela signifie vraiment un démantèlement vérifié des armes elles-mêmes."

Aujourd'hui, des chercheurs du MIT dirigés par Danagoulian ont testé avec succès une nouvelle méthode de haute technologie qui pourrait aider les inspecteurs à vérifier la destruction des armes nucléaires. La méthode utilise des faisceaux de neutrons pour établir certains faits sur les ogives en question et, de manière cruciale, utilise un filtre isotopique qui crypte physiquement les informations contenues dans les données mesurées.

Un article détaillant les expériences, "Un système de vérification d'ogive physiquement cryptographique utilisant des résonances nucléaires induites par les neutrons, " est publié aujourd'hui dans Communication Nature . Les auteurs sont danagouliens, qui est le professeur assistant Norman C. Rasmussen de science et d'ingénierie nucléaires au MIT, et étudiant diplômé Ezra Engel. Danagoulian est l'auteur correspondant.

Des tests à enjeux élevés

L'expérience s'appuie sur des travaux théoriques antérieurs, par Danagoulian et d'autres membres de son groupe de recherche, qui a publié l'année dernière deux articles détaillant les simulations informatiques du système. Les tests ont eu lieu à l'installation de l'accélérateur linéaire Gaerttner (LINAC) sur le campus de l'Institut polytechnique Rensselaer, en utilisant une section de 15 mètres de long de la ligne de faisceau de neutrons de l'installation.

Les ogives nucléaires ont quelques caractéristiques qui sont au cœur de l'expérience. Ils ont tendance à utiliser des isotopes particuliers du plutonium, des variétés de l'élément qui ont un nombre différent de neutrons. Et les ogives nucléaires ont une disposition spatiale distincte des matériaux.

Les expériences consistaient à envoyer d'abord un faisceau de neutrons horizontal à travers un proxy de l'ogive, puis à travers un filtre au lithium brouillant les informations. Le signal du faisceau a ensuite été envoyé à un détecteur en verre, où une signature des données, représentant certaines de ses propriétés clés, a été enregistré. Les tests MIT ont été réalisés avec du molybdène et du tungstène, deux métaux qui partagent des propriétés importantes avec le plutonium et qui lui ont servi de substituts viables.

Le test fonctionne, d'abord, car le faisceau de neutrons peut identifier l'isotope en question.

"Dans la gamme basse énergie, les interactions des neutrons sont extrêmement isotopiques, " Danagoulian dit. " Donc vous faites une mesure où vous avez une étiquette isotopique, un signal qui lui-même embarque des informations sur les isotopes et la géométrie. Mais vous faites une étape supplémentaire qui le chiffre physiquement."

Ce cryptage physique des informations du faisceau de neutrons modifie certains des détails exacts, mais permet toujours aux scientifiques d'enregistrer une signature distincte de l'objet, puis de l'utiliser pour effectuer des comparaisons d'objet à objet. Cette modification signifie qu'un pays peut se soumettre au test sans divulguer tous les détails sur la façon dont ses armes sont conçues.

"Ce filtre de cryptage recouvre essentiellement les propriétés intrinsèques de l'objet classifié lui-même, " explique Danagoulian.

Il serait également possible d'envoyer simplement le faisceau de neutrons à travers l'ogive, enregistrer ces informations, puis cryptez-le sur un système informatique. Mais le processus de cryptage physique est plus sécurisé, Danagoulian note :« Vous pourriez, en principe, le faire avec des ordinateurs, mais les ordinateurs ne sont pas fiables. Ils peuvent être piratés, tandis que les lois de la physique sont immuables."

Les tests du MIT comprenaient également des vérifications pour s'assurer que les inspecteurs ne pouvaient pas désosser le processus et ainsi déduire les informations sur les armes que les pays veulent garder secrètes.

Pour effectuer une inspection des armes, alors, un pays hôte présenterait une ogive aux inspecteurs en armement, qui pourrait exécuter le test par faisceau de neutrons sur les matériaux. S'il passe le rassemblement, ils pourraient également effectuer le test sur toutes les autres ogives destinées à la destruction, et assurez-vous que les signatures de données de ces bombes supplémentaires correspondent à la signature de l'ogive d'origine.

Pour cette raison, un pays ne peut pas, dire, présenter une véritable ogive nucléaire à démanteler, mais embobiner les inspecteurs avec une série de fausses armes d'apparence identique. Et tandis que de nombreux protocoles supplémentaires devraient être organisés pour que l'ensemble du processus fonctionne de manière fiable, la nouvelle méthode équilibre de manière plausible à la fois la divulgation et le secret pour les parties concernées.

L'élément humain

Danagoulian pense que la mise à l'essai de la nouvelle méthode a été un grand pas en avant pour son équipe de recherche.

"Les simulations capturent la physique, mais ils ne capturent pas les instabilités du système, " Danagoulian dit. " Les expériences capturent le monde entier. "

À l'avenir, il aimerait construire une version à plus petite échelle de l'appareil d'essai, celui qui ne mesurerait que 5 mètres de long et pourrait être mobile, pour une utilisation sur tous les sites d'armes.

"Le but de notre travail est de créer ces concepts, les valider, prouver qu'ils fonctionnent par des simulations et des expériences, puis demander aux Laboratoires Nationaux de les utiliser dans leur ensemble de techniques de vérification, " Danagoulian dit, se référant aux scientifiques du département américain de l'Énergie.

Danagoulian souligne également la gravité du désarmement nucléaire. Un petit groupe de plusieurs ogives nucléaires modernes, note-t-il, équivaut à la force destructrice de chaque armement tiré pendant la Seconde Guerre mondiale, y compris les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki. Les États-Unis et la Russie en possèdent environ 13, 000 armes nucléaires entre eux.

"Le concept de guerre nucléaire est si vaste qu'il ne rentre [normalement] pas dans le cerveau humain, " Danagoulian dit. " C'est tellement terrifiant, Si horrible, que les gens l'ont fermé."

Dans le cas de Danagoulian, il souligne également que, dans son cas, devenir parent a considérablement accru son sentiment qu'une action est nécessaire sur cette question, et a contribué à stimuler le projet de recherche en cours.

"Cela m'a mis une urgence dans la tête, " Danagoulian dit. " Puis-je utiliser mes connaissances et mes compétences et ma formation en physique pour faire quelque chose pour la société et pour mes enfants ? C'est l'aspect humain du travail."