Preuve prometteuse de la formation de deutérium à l’état métallique à haute pression

Un trio de chercheurs du Commissariat aux énergies alternatives et à l’énergie atomique a montré des preuves prometteuses de la formation de deutérium à l’état métallique à haute pression. Dans leur article publié dans la revue Lettres d’examen physique, Paul Loubeyre, Florent Occelli et Paul Dumas décrivent le processus qu’ils ont utilisé pour pressuriser un échantillon de deutérium et le tester pour un état de transition.

La théorie suggère que tous les éléments devraient passer à un état métallique s’ils sont soumis à une pression suffisamment forte. En effet, à un moment donné, leurs électrons seront délocalisés. Mais la modélisation, et encore moins la démonstration, de tels points de transition s’est avérée difficile. Les premières recherches sur l’état de transition de l’hydrogène ont conduit à des théories selon lesquelles il atteindrait un état métallique lorsque les molécules d’hydrogène se dissocieraient complètement. Cela a conduit à de nombreux efforts pour voir si ces théories étaient vraies – malheureusement, aucune n’a abouti. Puis en 2000, une équipe de l’Université Cornell a calculé que l’hydrogène devrait passer à 410 GPa. En 2020, les chercheurs de l’étude actuelle ont utilisé une cellule à enclume en diamant pour compresser un échantillon d’hydrogène à 425 GPa et ont utilisé l’absorption infrarouge synchrotron et la spectroscopie Raman pour mesurer la bande interdite du matériau. Ils ont trouvé une chute soudaine de 0,6 eV à 0,1 eV à 80 K, comprenant des preuves prometteuses de la formation d’hydrogène dans un état métallique comme théorisé.

Peu de temps après, le physicien Alexander Goncharov a suggéré que les transitions devraient se produire plus facilement dans des conditions où le mouvement quantique pourrait permettre à certains atomes de se déplacer d’un endroit à un autre. Notant que les noyaux de deutérium sont plus lourds que l’hydrogène, les chercheurs ont estimé qu’ils devraient être moins délocalisés que les protons et devraient donc nécessiter plus de pression pour effectuer la transition. Pour savoir si c’était le cas, l’équipe a relancé son effort de 2020, mais cette fois, elle a utilisé du deutérium au lieu de l’hydrogène. Ils ont constaté que la bande interdite diminuait de manière similaire à l’expérience sur l’hydrogène, mais à 460 GPa, confirmant peut-être la théorie. Les chercheurs ont noté qu’ils n’avaient également rien vu qui indiquerait qu’une dissociation moléculaire s’était produite dans l’une ou l’autre des expériences.

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