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Lorsqu’elle est soumise à une chaleur et à une pression considérables, la matière devient « supercritique », impliquant que la différence entre liquide et gaz semble disparaître. De nouvelles recherches montrent que cet état extrême est beaucoup moins complexe que les scientifiques ne le pensaient.

Un point de basculement étonnamment constant

Combinant les propriétés des liquides et des gaz, les fluides supercritiques sont notamment employés dans un certain nombre de réactions et de processus chimiques, incluant le traitement des déchets dangereux, l’extraction du pétrole et la réfrigération industrielle. On les trouve également à l’état naturel dans l’atmosphère des géantes gazeuses tels que Jupiter et Saturne.

En raison des frontières floues entre les états solide, liquide et gazeux, sonder les propriétés de la matière à l’état supercritique s’est avéré relativement complexe. Pour ce faire, une équipe de chercheurs de l’université Queen Mary de Londres se sont concentrés sur deux paramètres : la capacité thermique (ou faculté à absorber la chaleur) d’un matériau ainsi que la longueur à laquelle une onde se propage à travers lui.

Leur comparaison a révélé que les états liquide et gazeux pouvaient exister indépendamment dans les matériaux supercritiques et que leur point de basculement (impliquant le passage du premier au second) se révélait étonnamment constant. Quels que soient les systèmes étudiés (eau supercritique, dioxyde de carbone, azote, plomb et argon), celui-ci apparaissait plus ou moins au même moment, ce qui suggère l’existence de règles universelles les régissant.

Jupiter — © NASA / JPL-Caltech

D’importantes implications

« Cette double universalité présumée offre une nouvelle image beaucoup plus claire de la matière dans des conditions extrêmes », estime Kostya Trachenko, auteur principal de la nouvelle étude, parue dans la revue Science Advances. « C’est une perspective passionnante tant du point de vue de la physique fondamentale que de la compréhension et de la prédiction des propriétés supercritiques dans les applications environnementales vertes, l’industrie, l’astronomie et bien d’autres domaines. »

Selon le chercheur, la prochaine étape consistera à déterminer si ce fameux point de basculement peut être expliqué par les théories existantes sur les transitions entre les différentes phases de la matière, ou si une nouvelle interprétation se révélera nécessaire.

« En repoussant les limites de ce qui est connu, nous pouvons identifier ces nouvelles questions passionnantes et commencer à chercher des réponses », conclut-il.

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