Des physiciens découvrent un nouvel état naturel de l’eau

L’eau connue jusqu’ici sous les trois états : solide, liquide et gazeux vient de révéler un quatrième état. Présent dès qu’une molécule d’eau est compressée, il va à l’encontre de toutes les propriétés classique de l’eau, indispensable normalement à la survie de l’homme.

L’eau est le composant qui a permis la vie sur Terre. Elle joue un rôle central dans le corps humain en transportant les substances chimiques à travers l’organisme et en éliminant les produits toxiques par l’urine. Mais l’eau n’a semble-t-il pas dévoilé tous ses secrets.

Alors que que nous connaissions l’élément sous trois états, solide, liquide ou gazeux, il vient de révéler un nouvel état.

L’eau est le solvant universel sur Terre car elle est capable de dissoudre énormément de substances comme le sel ou le sucre pour les plus communs. Si l’eau dissout aussi bien c’est à cause de sa forme en « tête de Mickey » : une molécule d’eau est constituée d’un atome d’oxygène pour la tête, orné de deux atomes d’hydrogène formant les oreilles.

Polarité molécule eau

Polarité de la molécule d’eau.

Cette disposition permet à la molécule d’être polaire, c’est-à-dire chargé négativement en bas et positivement en haut attirant alors des molécules chargées plus et moins. Mais dans le nouvel état trouvé par des physiciens du département de l’énergie du laboratoire national américain Oak Ridge, l’eau ne possède plus cette caractéristique et entre dans un état neutre.

Dans ce nouvel état, l’eau n’attire plus les autres substances. Si elle perd son attractivité c’est parce que les deux atomes d’hydrogène ne sont plus placés au bon endroit. Dès lors qu’une molécule subit une pression trop importante, les atomes se placent à l’opposé l’un de l’autre. Et cela à cause d’un principe bien connu des scientifiques, l’effet tunnel quantique.

La physique quantique décrit le monde vivant à l’échelle de l’atome avec des lois particulières. L’effet tunnel donne la possibilité pour un atome de « voir » un tunnel s’ouvrir à un instant. L’hydrogène peut alors se déplacer dans l’espace et les physiciens ne peuvent plus positionner les atomes précisément sur la molécule. Ils considèrent alors qu’ils sont dans des zones probables.

Les chercheurs ont découvert que la tête de Mickey se transformait plutôt en fleur à six pétales. L’oxygène, qui constitue le centre de la fleur, n’est pas impacté par les effets quantiques. En revanche, chaque pétale représente une position potentielle pour les atomes d’hydrogène. Ainsi, ces derniers peuvent transiter de pétale en pétale par l’effet tunnel. Ils ne sont donc pas localisables au cours du temps.

Afin d’observer cela, les scientifiques ont dû bloquer la molécule d’eau dans un cristal. Pour que la molécule puisse subir l’effet tunnel, elle doit être prise au piège dans un espace relativement petit. Ainsi le cristal de béryl contient des tunnels qui peuvent compresser la molécule.

Une fois celle-ci piégée, les chercheurs ont cherché à radiographier sa structure avec des neutrons. Cependant, les scientifiques n’ont pu déterminer qu’une figure floue dans laquelle les hydrogènes sont probablement présents. Ils ont ainsi observé 6 orientations différentes correspondant globalement aux pétales.

Si les conditions expérimentales semblent très particulières, cette découverte pourrait aussi concerner les molécules d’eau présentes chez l’homme. Par exemple, celles situées à l’intérieur des cellules pourraient bien être suffisamment confinées pour entrer dans cet état. Une possibilité qui intrigue les scientifiques.

En effet, l’eau grâce à sa polarité, participe au transport des substances entre les cellules, mais cette tâche est impossible pour ce nouvel état.

Source : Maxisciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, la page Astronomie/Physique.

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