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En s’appuyant sur une équation vieille de deux siècles, un physicien a trouvé un moyen de prédire précisément le point de fusion de centaines de matériaux.
Casse-tête scientifique
En dépit des importantes percées scientifiques et technologiques intervenues au cours des dernières décennies, prédire précisément la température et pression nécessaires pour qu’un solide fonde a longtemps représenté un casse-tête pour les physiciens. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Physical Review E, Kosta Trachenko, de l’université Queen Mary de Londres a dérivé une formule permettant de les déterminer pour un vaste éventail de matériaux.
Le physicien s’est concentré sur les « lignes de fusion », décrivant la relation entre la température et la pression lorsqu’un objet commence à fondre. Si des formules similaires pour la vaporisation et la sublimation (le passage d’une substance d’un état solide à un état gazeux) étaient bien établies, la transition de l’état solide à l’état liquide était jusqu’à présent considérée comme trop complexe pour pouvoir être représentée mathématiquement.
« À l’intérieur du liquide obtenu, les atomes interagissent les uns avec les autres et se déplacent d’une manière nettement plus complexe que dans les solides ou les gaz », souligne l’auteur de la nouvelle étude.
Physicists have worked out how to melt any material. For a century, it was claimed that a universal law of melting is too difficult to work out – but one physicist found a way https://t.co/Sil8X4tFNY
— New Scientist (@newscientist) April 7, 2024
Une nouvelle formule « universelle »
S’étant précédemment illustré en élaborant des lois permettant de déterminer la quantité d’énergie et de chaleur qu’un liquide pouvait contenir, Trachenko est parvenu à les associer à une équation vieille de deux siècles montrant comment deux phases, comme un solide et un liquide, peuvent coexister.
Prenant également en compte des constantes physiques fondamentales telles que la charge et la masse d’un électron, la nouvelle formule révèle que la pression nécessaire pour qu’une substance fonde dépend du carré de sa température.
Jusqu’à présent, la comparaison des résultats obtenus aux données expérimentales de fusion de centaines de matériaux a révélé une correspondance étroite, impliquant que la nouvelle équation puisse être appliquée de manière très générale.