Devenir libre dans la quête du mouvement perpétuel.

 

 

 

Article de Patrick Navez est chercheur physicien et possède une grande expertise dans la description théorique de la dynamique des systèmes quantiques de grande taille.

 

 

 

Il y a cette volonté dans nos rêves d’aller vers l’insondable, de défier les lois de la nature, d’exploiter au mieux les ressources énergétiques disponibles dans une finalité précise. Il suffit d’observer le pélican, lourd en apparence, mais qui au moyen d’une légère brise arrive à s’élever dans les airs grâces à d’infimes mouvements judicieusement articulés de ses ailes. Ça semble tellement facile pour certains oiseaux de planer avec le minimum d’effort, au point de se demander comment les hommes n’arrivent pas à rivaliser d’ingéniosité afin de reproduire des comportements semblables, en totale synergie avec leur environnement immédiat.

 

La nature est aussi présente pour offrir à notre contemplation – voire nous taquiner – de phénomènes physiques surprenants. Dans ce registre, la superfluidité et la supraconductivité, découvertes au début du siècle dernier, constituent l’expression même de la persistance du mouvement de certains fluides. Qu’ils soient liquides comme l’hélium aux températures proche du zéro absolu, qu’ils soient gazeux comme les alcalins refroidis au laser, ou qu’ils proviennent du courant de conduction d’électrons d’un métal à basse température, aucune force de friction ou résistance électrique ne peut stopper leur progression dans leur environnement immédiat. Si la tentation est grande pour le commun des mortels de conclure à l’existence du mouvement perpétuel, le scientifique se contentera de le qualifier d’état métastable, c’est-à-dire d’un état de mouvement qui ne semble jamais retourner à l’état de repos.

 

Selon les lois de la thermodynamique, le mouvement d’un endroit à l’autre d’un superfluide, comme l’hélium liquide, n’a idéalement pas besoin d’être entretenu car il ne dégrade pas l’énergie en la dissipant, mais au contraire la préserve sans aucune perte. Avec des lignes à haute tension faites de supraconducteurs, la distribution d’électricité domestique serait optimale.  Signalons en outre que comme les courants électriques permanents repoussent les champs magnétiques, ils permettent à ces matériaux “magiques” de léviter quand ils sont plongés au-dessus d’un aimant.

 

On conçoit alors aisément que les applications de la supraconductivité sont nombreuses (comme le train à suspension magnétique) et qu’elles changeront sans aucun doute profondément nos comportements quotidiens. Cependant, le commun des mortels n’est pas encore en mesure de profiter des bienfaits de tels phénomènes qui demeurent l’apanage des seuls spécialistes. C’est qu’en dépit de recherches intenses, ce monde sans dissipation n’est accessible qu’à des températures avoisinant au minimum -150°C pour un supraconducteur réaliste et -270° pour le superfluide. Sans un équipement cryogénique adéquat, ces observations restent inaccessibles à nos yeux d’enfants émerveillés.

 

Les investissements sont pourtant colossaux (notamment au Japon) pour trouver le matériau miracle fonctionnant à température ambiante. Dans les années 70 et 80, on croyait que seuls les métaux ne pouvaient être supraconducteurs qu’en dessous de -250° C. Mais en 1986, on a découvert que cette propriété se manifeste aussi dans des céramiques, en principe isolantes, à des températures étonnement plus élevées d’environ -180° ! Depuis lors, une frénésie a emporté la communauté de chercheurs pour trouver le nouvel alliage qui allait révolutionner notre quotidien. Aujourd’hui, de nombreux nouveaux matériaux supraconducteurs ont vu le jour mais aucun n’a encore passé le cap du fonctionnement domestique aux températures ambiantes.

 

 

Quoique cette vague de recherche a fait beaucoup progressé notre connaissance, elle a cependant divisé le monde scientifique sur la compréhension fondamentale de la persistance de ces mouvements macroscopiques. Au contraire de la supraconductivité des métaux purs pour laquelle une théorie admise par le plus grand nombre existe, l’explication de ces phénomènes demeure mystérieuse concernant leur modélisation précise. Ce qui  décontenançe est qu’une expérience d’absence de résistivité électrique, simple en apparence, devienne extrêmement ardue à interpréter au niveau microscopique, tant les matériaux ont une structure très complexe au niveau de leurs constituants atomiques. De plus, leur élaboration peut cacher un savoir-faire difficile à maîtriser, voire un know-how, pour préserver les recettes de fabrication seulement a un petit nombre.

 

L’expérience quotidienne nous enseigne qu’un fluide normal comme de l’eau finit toujours par s’arrêter quand il est en rotation dans un verre. Il faudrait donc oser imaginer qu’une certaine complexité est nécessaire pour que la magie du mouvement persistant s’opère. Une combinaison d’ingrédients subtilement agencés permettrait d’accéder au Graal. Cela aux dépens d’une profonde compréhension de la nature qui échappe encore à l’entendement.  À la manière des alchimistes du Moyen Âge, cette absence de maîtrise fait resurgir toutes les croyances les plus audacieuses qui contrastent avec la révolution de la mécanique quantique établie au siècle passée sur de bases mathématiquement rigoureuses.

 

C’est que dans cette affaire, le monde moderne et rationnel semble pour le coup disparaitre sous nos yeux. À l’ère de la soi-disant intelligence artificielle, les ordinateurs ne sont pas capables de prédictions fiables sur ces matériaux fautes d’hypothèses réalistes sur leur modélisation. Malgré tout, un certain nombre de haut gradés de la physique théorique se sont entêtés chacun à proposer leur modèle sans se donner le moyen de convaincre le plus grand nombre. Des querelles intestines s’en sont suivies qui n’ont pas donné l’occasion de débats contradictoires constructifs. Faute de discussions honorables, le monde scientifique s’est plutôt radicalisé avec pour conséquence que des phénomènes des plus nobles de la physique n’ont pas trouvé encore une explication complète qui fasse l’unanimité.

 

À côté de l’image d’Épinal d’un Albert Einstein bon enfant discutant avec ses collègues au congrès Solvay sur la physique quantique, nous nous retrouvons aujourd’hui dans des luttes de pouvoir en ce qui concerne la superfluidité et la supraconductivité, avec la menace de non financement de ceux qui ne pensent pas comme il faut, en particulier de jeunes chercheurs. La vie facile aidant, les intellectuels peuvent parfois devenir des docteurs de lois semblables aux pharisiens d’il y a deux milles ans, sans que personne n’y objecte quoi que ce soit. Jusqu’au jour où le besoin de liberté se fait sentir, et que l’audace de dénoncer son absence, permettra enfin de faire progresser la physique fondamentale.

 

C’est donc dans cet état d’esprit d’un sens plus aiguisé de l’honneur et de la dignité que la recherche en science doit se situer, au côté de débats politiques, économiques et historiques qui souffrent tout autant de cette soif de liberté.