L’eau aurait un deuxième point critique – à basse température, celui-ci. C’est, en tout cas, ce qu’affirme une équipe dirigée par le physicien suédois Anders Nilsson dans un article paru dans Science le 26 mars. Un comportement estimé similaire au premier point critique identifié à haute température : à partir de 374 °C, l’eau liquide et la vapeur se comportent indistinctement comme un superfluide.
On savait déjà qu’à basse température l’eau peut adopter deux phases, quand elle est maintenue liquide bien au-dessous de 0 °C : une première de basse densité, dans laquelle les molécules sont éloignées ; et une autre, de haute densité, avec un empilement compact.
A très basse température et très haute pression, on constate un changement abrupt entre ces deux états. Mais, au-dessus de − 63 °C et de 1 000 atmosphères, les auteurs se sont aperçus qu’on ne pouvait plus distinguer les deux états : seules des variations locales de structure persisteraient.
S’il était confirmé, ce résultat très attendu par les spécialistes viendrait clore des décennies de débat. « L’existence d’un point critique de l’eau à basse température est un sujet qui a fait couler beaucoup d’encre depuis les années 1980, relate Jean-Marc Zanotti, directeur de recherche au laboratoire Léon-Brillouin du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives. Jusqu’à présent, toutes les expériences ont échoué à en apporter la preuve. » Qu’ils partent d’une glace très froide pour la réchauffer progressivement, ou d’une eau liquide qu’ils refroidissent graduellement, à chaque fois les physiciens se sont heurtés à une barrière physique : à l’approche de la température du point critique, leur échantillon se transforme en glace cristalline.
« Cliché instantané »
Pour esquiver cet obstacle, l’équipe suédoise a développé une autre stratégie. Elle a frappé un échantillon de glace vitreuse par un laser infrarouge, élevant brutalement la température et la pression. A l’aide d’un deuxième laser à rayons X, elle a étudié l’évolution de la structure de l’eau liquide. « La prouesse technique de ces expériences réside dans l’utilisation des lasers à rayons X à très haute fréquence, souligne Frédéric Caupin, professeur de physique à l’université Claude-Bernard Lyon-I, qui n’a pas participé à ces travaux. Grâce à eux, on peut faire un cliché instantané de la matière. »
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