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Harvard déverrouille le Saint Graal de la physique: l'hydrogène métallique

Harvard déverrouille le Saint Graal de la physique: l'hydrogène métallique

Les scientifiques de Harvard ont secoué le monde après avoir publié officiellement leur succès dans la création d'un matériau entièrement nouveau qui n'existe peut-être nulle part ailleurs dans l'univers: l'hydrogène métallique. Les résultats ont été récemment publiés dans le journal deScience.

[Source de l'image:Harvard]

C'était en octobre dernier lorsque le physicien de l'Université de HarvardIsaac Silvera a fait sensation après avoir invité quelques collèges à assister à quelque chose qu'ils n'avaient jamais vu auparavant:Hydrogène métallique. Le mot s'est rapidement répandu, assez tôt, des centaines de personnes se sont alignées pour jeter un coup d'œil au microscope et voir un point argenté rougeâtre piégé entre deux pointes de diamant.

Les résultats, s'ils sont validés, pourraient être la plus grande découverte scientifique jamais réalisée.

«Si c'est vrai, ce serait fantastique», déclare Reinhard Boehler, physicien à la Carnegie Institution for Science à Washington, D.C. «C'est quelque chose que nous, en tant que communauté, souhaitons voir depuis des décennies.

Pourquoi est-ce important?

La création d'hydrogène métallique solide pourrait très bien révolutionner la science telle que nous la connaissons. On pense que l'hydrogène métallique est un supraconducteur à température ambiante. À l'heure actuelle, aucun autre supraconducteur à température ambiante n'existe, ce qui rend les applications pratiquement infinies.

Un supraconducteur à température ambiante pourrait créer de nouveaux fils, qui ne perdent pas de puissance pendant la transmission, économisant ainsi des centaines de millions par an. En outre, des aimants extrêmement puissants pourraient être fabriqués pour permettre aux IRM de fonctionner à température ambiante, ce qui les rend plus faciles et moins coûteuses à entretenir et à produire.

En outre, les mêmes aimants puissants, qui pourraient être utilisés dans les IRM, pourraient également être utilisés pour créer un plasma d'une densité critique et ouvrir le monde de l'énergie de fusion - potentiellement à température ambiante.

Les applications potentielles dans les voyages interplanétaires sont peut-être les plus étonnantes.

«Les gens de la NASA ou de l'armée de l'air m'ont dit que s'ils pouvaient passer de 450 secondes [d'impulsion spécifique] à 500 secondes, cela aurait un impact énorme sur les fusées», Isaac Silvera, le professeur Thomas D. Cabot de les sciences naturelles de l'Université de Harvard, ont ditInverse. «Si vous pouvez déclencher l'hydrogène métallique pour qu'il revienne à la phase moléculaire, [la libération d'énergie] calculée pour cela est de 1700 secondes.»

Il est également proposé que l'hydrogène métallique soit «métastable» - ce qui signifie que si le matériau est comprimé à une pression très élevée et est ensuite libéré, il restera à cette pression. Les propriétés sont similaires à celles du carbone - le compriment suffisamment et un diamant se formera, la libération de la pression ne provoquera pas le retour du diamant. Bien qu'une fois chauffé, un diamant se transforme en graphite.

La méthode de création d'hydrogène métallique a été postulée depuis qu'elle a été proposée pour la première fois en 1935 par Eugene Wigner et Hillard Bell Huntingdon. L'idée était que sous d'immenses pressions, un réseau d'hydrogène moléculaire se décomposera et permettra aux électrons de circuler librement d'une molécule à l'autre. Les scientifiques ont proposé modestement que la création de pressions25GPasatisferait aux conditions de création d'hydrogène métallique solide.

Bien sûr, le nombre a été largement sous-estimé. Des décennies plus tard et avec des pressions10 foisplus que25GPa,l'hydrogène métallique mystique était introuvable.

Alors, comment Harvard a-t-il fait cela?

Les expériences sur l'hydrogène haute pression sont impeccablement difficiles à réaliser. Cependant, les scientifiques de Harvard ont combattu le problème en plaçant un mince joint métallique entre deux diamants à bout plat. Le joint maintient l'hydrogène en place lorsque les pointes de diamant sont assemblées à des pressions dépassant celle de la centre de la Terre. Sous les pressions intenses, l'hydrogène peut forcer des défauts sur la surface des diamants. Les diamants endommagés deviennent cassants, créant le potentiel de formation de fissures. Pour lutter contre ce problème, les scientifiques ajoutent un revêtement protecteur transparent aux diamants.

Sous les pressions intenses, l'hydrogène peut forcer des défauts sur la surface des diamants. Pour lutter contre ce problème, les scientifiques ajoutent un revêtement protecteur transparent aux diamants.

L'ajout d'un autre matériau peut fausser les résultats, selon les chercheurs.

Harvard fait face à un examen minutieux

Bien sûr, tout le monde n'est pas convaincu par les affirmations. Comme il se doit, les réclamations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires.

Les revêtements supplémentaires rendent les mesures laser de plus en plus difficiles à déterminer avec précision ce qui se passe au centre. Malheureusement, ce n'est pas le seul défaut de l'expérience.

Placement de l'hydrogène sous des pressions dépassant400 gigapascals (GPa) (presque4 millions de fois pression atmosphérique!) fait que l'hydrogène vire au noir, obstruant davantage la capacité des lasers à pénétrer dans le matériau.

«De notre point de vue, ce n'est pas convaincant», déclare Mikhail Eremets, qui étudie actuellement l'hydrogène métallique solide à l'Institut Max Planck de chimie à Mayence, en Allemagne.

Alors, de l'hydrogène métallique solide a-t-il été créé?

Pour le moment, c'est difficile à dire. Bien que l'examen minutieux auquel Harvard est soumis peut sembler préjudiciable, il n'est là que pour faire avancer la science. Les données doivent être analysées, ré-analysées et créées à nouveau avant que l'expérience puisse être confirmée ou rejetée. Malgré toutes les accusations de fausses découvertes, les scientifiques de Harvard restent optimistes dans leurs découvertes.

D'autres mises à jour seront bientôt disponibles.

VOIR AUSSI: Les chercheurs du MIT ont créé le matériau le plus solide au monde

Écrit par Maverick Baker

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