Des chercheurs français ont (probablement) observé de l’hydrogène métallique

Eric Bottlaender
Par Eric Bottlaender, Spécialiste espace.
Publié le 04 février 2020 à 09h15
Equipe Hydrogène métallique
L'équipe dans son laboratoire de recherche

Première mondiale, espérée depuis 80 ans, l'observation de l'hydrogène sous forme métallique ouvre de nouvelles perspectives.

Les trois chercheurs du CEA et du CNRS ont pour cela mis en place une expérience extrême.


L'hydrogène est METAL

Un seul regard au tableau périodique des éléments suffit pour s'assurer que l'hydrogène ne fait pas partie du groupe des métaux. Mais il y a 80 ans, l'américain Eugene Wigner (alors futur prix Nobel) prédisait qu'à très haute pression et à très basse température, l'hydrogène pouvait se comporter comme un métal conducteur. Comment ? Eh bien « tout simplement » en plaçant les atomes les plus simples de l'univers dans des conditions telles que leur unique électron s'affranchit de l'attraction du proton.

Mais pour obtenir cet état de matière jusqu'ici jamais observé, les trois chercheurs (Paul Loubeyre et Florent Occelli du CEA, et Paul Dumas du CNRS, qui ont publié leurs résultats dans Nature) ont placé l'hydrogène dans une chambre haute pression à -192°C, puis activé une « presse à enclumes » de diamant, qui a soumis les atomes à des pressions supérieures de 4,25 millions de fois à celle de l'atmosphère.

Expérience unique

Les scientifiques ont observé avec une grande précision ce qui se passait au sein de cette presse unique, à l'aide d'un faisceau infrarouge (un « rayonnement infrarouge synchrotron » pour être précis). Ils ont détecté le changement d'état de l'hydrogène, ainsi que la pression à laquelle le changement avait lieu.

Si l'expérience doit encore être reproduite et que les chercheurs eux-mêmes sont encore prudents, ils sont probablement les premiers à avoir observé de l'hydrogène métallique... Une preuve supplémentaire sera de mesurer sa conductivité.

De grandes promesses

L'hydrogène métallique existe très certainement à l'état naturel, au centre des géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne (l'un des objectifs de la sonde Juno actuellement en orbite est de révéler les propriétés du « cœur » de notre géante).

Pouvoir en générer en laboratoire et étudier ses propriétés avec précision est donc un grand pas en avant pour mieux comprendre notre Univers. Par ailleurs, il se trouve que sous forme métallique, l'hydrogène a des atouts qui font saliver la recherche appliquée. En effet, il pourrait être supraconducteur à des températures et pressions ambiantes, et conserver une densité énergétique jusqu'ici totalement inédite, pour de futures batteries ou même pour du carburant spatial à haute efficacité. Mais pour parvenir à cela, il faudra encore écraser quelques barrières !

Source : CEA
Eric Bottlaender
Par Eric Bottlaender
Spécialiste espace

Je suis un "space writer" ! Ingénieur et spécialisé espace, j'écris et je partage ma passion de l'exploration spatiale depuis 2014 (articles, presse papier, CNES, bouquins). N'hésitez pas à me poser vos questions !

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Commentaires (10)
kroman

Ce métal existerait à -192°C et 430 GPa et vous osez parler de l’utiliser dans des conditions normales :joy:

michel_tresfort

Beau chemin parcouru en 1 an : https://www.youtube.com/watch?v=f3RT_0Bkjus

Chado

:man_facepalming: vous commentez sans comprendre une once de ce qu’est la recherche scientifique.
Heureusement que vous ne travaillez pas au CERN ou au CEA ou au CNRS.
Avec vous, nous n’aurions pas découvert grand chose…

ebottlaender

Prenez donc le temps d’aller lire le communiqué ou même l’article de Nature si vous ne trouvez pas le texte assez clair…

kroman

Expliquez donc comment un matériau qui a une transition liquide/solide a très haute pression et très basse température peut rester solide dans des conditions ambiantes… https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-1f1f80ef66eaeefa6689affb0a572163.webp

ubiquitegd

Je pense que le principe est le même que le carbone qui grâce à la pression au centre de le terre se transforme en diamant et remonte à la surface en passant par les chambres volcaniques donc de gazeux à solide et à température ambiante reste solide.

K4minoU

Je ne saisis pas, la remarque de kroman est juste.

La formation et surtout le maintien de la forme métallique nécessite, selon l’article, -192°C & 4.25 Millions Pa.

Et comme conclusion de l’article on lit « il pourrait être supraconducteur à des températures et pressions ambiantes »

Ambiantes… ici, je ne comprends pas ce qualificatif… En regard de ce que je lis plutôt

K4minoU

(je m’interroge, je suis pas là pour savoir qui a tort, qui a raison)

Pour le diamant, je n’ai pas de problème à concevoir le concept, car le carbone, on en trouve dans la nature, partout et surtout en élément tangible et palpable… La pression joue son rôle dans l’organisation des molécules OK

Mais là on parle d’élément gazeux, dans des conditions normales atmosphériques. Comment on peut faire en sorte pour que cela se maintienne dans son état solide?

Les chercheurs parlent de possibilité d’en trouver au sein des géantes gazeuses, mais est-ce que le « métal » restera stable une fois extrait, en condition normal atmosphérique? (encore faut-il pouvoir le faire…)

C’est comme le 4ème état de l’eau, découvert récemment, qui est en même temps solide, liquide et gazeux

En tous les cas, c’est vraiment chouette ces genres de découvertes =)

ebottlaender

En fait personne n’a tort, le ton de Kroman était simplement médiocre. Le communiqué du CEA est plus long que l’article (c’est d’ailleurs pour ça qu’on met les sources) et explique bien qu’il s’agit de trouver de futures solutions pour que l’hydrogène métallique soit stable et puisse être employé dans des conditions avantageuses, notamment en passant par des alliages super-hydrures. Ca n’est pas pour tout de suite, le coeur de la news c’était quand même l’observation de l’hydrogène métallique, et c’est pour ça que j’ai préféré préciser que pour arriver à ces usages futurs, il faudrait casser de nouvelles barrières.

K4minoU

là dessus, je suis d’accord, les formes n’y sont pas, mais bon, je suis habitué au taf de ces messages courts qui pourraient froisser plus d’un =)

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