Des scientifiques découvrent un nouvel état de la matière solide et liquide à la fois

Des perles de potassium dans de l’huile de paraffine
Crédits : Jurii/Wikimedia commons

Des scientifiques viennent de découvrir qu’il était possible pour certains matériaux d’exister dans deux états différents à la fois. Grâce au concours d’une intelligence artificielle, une équipe de chercheurs de l’université d’Édimbourg a observé que les atomes de potassium présentent à la fois des propriétés de solide et de liquide, rapportait National Geographic le 8 avril. Si nous pouvions extraire un échantillon de cette matière, « ce serait comme tenir une éponge gorgée d’eau, qui commence à couler, sauf que l’éponge elle aussi serait faite d’eau », explique l’un des auteurs de l’étude, le physicien Andreas Hermann.

Lorsqu’ils sont compressés, les atomes du potassium forment ainsi schématiquement cinq tubes cylindriques organisés en forme de X, reliés par quatre « chaînes » comblant les creux de cet assemblage. « Pour une raison inconnue, ces atomes de potassium décident de se diviser en deux sous-réseaux mal liés entre eux », résume Andreas Hermann. Un phénomène déjà observé mais qui n’était pas totalement compris jusqu’à présent.

Le physicien a donc décidé d’effectuer des simulations en utilisant un réseau de neurones artificiels, une IA qui apprend à prévoir un comportement sur la base d’expériences antérieures. Après avoir tout appris des groupes d’atomes de potassium, l’IA comprenait assez bien leur mécanique pour simuler elle-même des collections de dizaines de milliers d’atomes. Soumis à une pression atmosphérique 20 000 à 40 000 fois plus forte que la moyenne, et à une chaleur comprise entre 127°C et 527°C, le potassium entre dans un état appelé « chaîne fondue », car les chaînes se dissolvent pour devenir liquide, tandis que les cristaux de potassium restent solides.

Cet état hors du commun pourrait exister naturellement au sein du manteau terrestre, où le potassium pourrait alors être mêlé à d’autres matériaux, expliquent les scientifiques. La technique utilisée par les chercheurs ne se limite pas au potassium et pourrait servir à « comprendre le comportement d’autres matériaux », notamment ceux qui se trouvent sur d’autres planètes que la Terre. « La majeure partie de la matière dans l’univers est soumise à une pression extrême et des températures démesurément élevées, comme à l’intérieur des planètes et des étoiles », souligne ainsi Marius Millot, qui étudie des matériaux dans des conditions extrêmes au laboratoire national Lawrence Livermore.

Source : National Geographic