Authentification scientifique du Nihonto (日本刀) : L'analyse par rayons X, tomodensitométrie et rayons X fluorescents révèlent les secrets de la fabrication
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L'ère de la science « lisant » les sabres japonais
L'authentification des sabres japonais a longtemps été menée par les yeux et l'expérience de praticiens expérimentés—une expertise visuelle qui observe le jigane, hamon, sugata et la couleur de patine du nakago. Cependant, depuis la seconde moitié du vingtième siècle, les progrès de la physique et de l'analyse chimique ont conduit au développement rapide de techniques pour analyser la structure interne des sabres japonais de manière non destructive. Depuis 2026, l'analyse scientifique est devenue un outil indispensable dans les enquêtes de collections de musée, l'expertise d'authenticité et la recherche en méthodes de fabrication.
Cet article présente les principales méthodes analytiques utilisées dans l'expertise scientifique des sabres japonais et leurs résultats. Les principales méthodes analytiques sont les suivantes.
| Méthode d'analyse | Ce qui est révélé |
|---|---|
| Radiographie aux rayons X | Structure en couches provenant de la forge pliée, détection des marques de réparation telles que le polissage et la re-trempe |
| Tomodensitométrie | Visualisation tridimensionnelle de la structure composite formée par le shingane, kawagane et hagane |
| Analyse par fluorescence des rayons X (XRF) | Détermination de l'origine du sable de fer et de la période de fabrication à partir de la proportion d'éléments traces tels que le titane et le vanadium |
| Microscopie électronique et analyse EBSD | Analyse microstructurale des phases d'acier (telles que la martensite) qui produisent le hamon (nioi et nie) |
Radiographie aux rayons X—Visualiser les structures internes cachées
La méthode d'analyse scientifique la plus fondamentale est la radiographie aux rayons X. Alors que la photographie ordinaire utilise la réflexion de la lumière, les rayons X possèdent la propriété de pénétrer la matière, ce qui permet de visualiser la structure en coupe transversale de la lame, les fissures internes et les marques de réparation.
L'information la plus importante révélée par l'imagerie aux rayons X des sabres japonais est la « structure en couches de la forge pliée ». Répéter le processus de pliage et de forge du tamahagane crée une structure en couches dans la plaque d'acier. Bien que cette stratification puisse être en partie déduite de l'observation du hamon et du jigane, l'imagerie aux rayons X permet une compréhension plus précise de la distribution interne des couches.
Les rayons X sont également efficaces pour détecter les marques de réparation. Les sabres qui ont subi des modifications ultérieures telles que le polissage (raccourcissement du nakago) ou la re-trempe du tranchant sont détectés comme des motifs de densité interne inégale. De telles informations fournissent une preuve importante pour déterminer l'authenticité des signatures.
Tomodensitométrie—Analyse de la structure interne tridimensionnelle
En tant qu'évolution de la radiographie aux rayons X, l'analyse tridimensionnelle utilisant la tomodensitométrie (CT) s'est rapidement généralisée ces dernières années. Le scanner CT est une technologie médicale qui photographie un objet sous différents angles en utilisant des rayons X et génère des images tomodensitométriques par traitement informatique ; cette technologie a également été appliquée aux enquêtes sur le patrimoine culturel.
L'accomplissement particulièrement remarquable de l'analyse CT des sabres japonais est la « visualisation de la structure composite ». La structure composite combinant shingane, kawagane et hagane—des matériaux d'acier avec des teneurs en carbone différentes—était difficile à confirmer par l'observation visuelle traditionnelle, mais l'analyse CT a rendu leurs surfaces de jonction et leur distribution clairement visibles.
Dans la recherche conjointe menée par RIKEN et le Musée national de Tokyo, l'analyse CT des sabres Trésors nationaux a révélé des cas où des arrangements complexes de matériaux d'acier différents de ceux précédemment estimés dans l'expertise traditionnelle ont été découverts. Les données scientifiques ont mis à jour la « compréhension traditionnelle » accumulée au cours d'un siècle.
Analyse par fluorescence des rayons X (XRF)—Identifier les origines à partir de la composition élémentaire
L'analyse par fluorescence des rayons X (XRF : fluorescence des rayons X) est une technique qui analyse la composition élémentaire de manière non destructive en dirigeant des rayons X de longueurs d'onde spécifiques vers une substance et en mesurant les rayons X secondaires (rayons X fluorescents) qui sont émis.
L'analyse par fluorescence des rayons X des sabres japonais a révélé que les profils de contenu des éléments traces suivants dans l'acier diffèrent selon l'origine.
- Titane (Ti)
- Vanadium (V)
- Silicium (Si)
- Phosphore (P)
- Soufre (S)
- Manganèse (Mn)
La découverte particulièrement importante est la « correspondance entre les origines du sable de fer et les éléments traces dans l'acier ». Le sable de fer utilisé dans la production de fer tatara à Okuizumo (Préfecture de Shimane) et le sable de fer utilisé à Bizen et Mino ont des proportions différentes de titane et de vanadium. Il a été confirmé que cette différence persiste en infimes quantités dans les sabres après la forge, et sert de preuve scientifique pour la détermination de l'origine.
Dans l'application à l'expertise d'authenticité, les différences importantes de composition élémentaire de l'acier entre les sabres kotou (période antérieure à Nanboku-Cho), shintou (période Edo) et sabres de l'ère Showa (fabriqués à la machine) sont utilisées. Les sabres avec de fausses signatures fabriqués à partir d'acier de four électrique de l'ère Showa ne correspondent pas aux profils de ratio élémentaire du tamahagane antique et du début de l'époque moderne, ce qui rend la discrimination possible par l'analyse XRF.
Microscopie électronique et analyse EBSD—Analyser la microstructure des phases d'acier
La combinaison de la microscopie électronique à balayage (MEB) et de la diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD : diffraction d'électrons rétrodiffusés) permet l'observation de la structure cristalline de l'acier à des échelles microscopiques. La distribution de phases telles que la martensite, la ferrite et la perlite est visualisée.
La recherche qui a élucidé la nature du hamon—nioi et nie—au niveau microstructurel a été une réussite majeure dans la recherche sur les sabres. « Nie », qui apparaît à l'œil nu comme un lustre granulaire, a été confirmé par observation de microscopie électronique comme étant un agrégat de particules de martensite d'un diamètre de dizaines de micromètres.
Un groupe de recherche à l'Institut de technologie de Tokyo a analysé des échantillons de hamon de sabres kotou, shintou et modernes en utilisant EBSD, quantifiant les différences de structure cristalline entre les périodes et les écoles. Cette recherche a attiré l'attention en tant que tentative de fournir une base scientifique à l'appréciation du hamon, qui avait été précédemment considérée comme « subjective ».
Les limitations de l'expertise scientifique et l'indispensabilité de l'observation humaine
Bien que l'analyse scientifique ait apporté une révolution à la recherche sur les sabres japonais, ses limitations sont également reconnues. Bien que les rayons X et la tomodensitométrie visualisent la structure interne, les jugements esthétiques tels que « ce sabre est-il beau ? » ne peuvent pas en être dérivés. Même quand les rayons X fluorescents indiquent les tendances des origines, la détermination finale de l'attribution de l'auteur, comme « ce sabre a-t-il été forgé par Nagayoshi ? », reste confiée à l'expérience des experts.
La science réduit les hypothèses, détecte les incohérences et fournit des données objectives. Cependant, la « valeur » des sabres japonais est évaluée de manière globale grâce à l'appréciation traditionnelle et à la sensibilité esthétique. L'expertise scientifique et l'expertise visuelle ne sont pas en opposition mais dans une relation mutuellement complémentaire. La recherche de pointe contemporaine continue d'explorer des approches qui intègrent les deux.
