L'effet Mpemba surprend : l'eau chaude gèle parfois plus vite que l'eau froide. Des scientifiques ont construit un modèle simple : une bille dans un milieu épais comme du miel, sur un paysage à deux creux et un mur sur le côté. La bille se déplace de manière visqueuse, sans franchir la bosse centrale. La bille chaude, ayant plus d'énergie, s'agite plus largement, heurte plus souvent le mur et, après rebond, roule dans le bon creux et se calme. La bille froide se déplace mollement et prend du retard. Le mur est crucial : sans lui, l'effet disparaît dans l'infini. Les creux peuvent être quelconques — la symétrie n'est pas nécessaire.
Ce mécanisme simple aide à expliquer des énigmes dans diverses sciences — de la chimie à la science des matériaux.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.01543
The original Mpemba effect refers to the idea that a macroscopic hot system cools faster than an initially colder one. In its microscopic and classical versions, the system is modeled as an overdamped particle in an external potential, and the corresponding Mpemba effect has been observed experimentally and explored theoretically. We establish that the existence of the one-dimensional Mpemba effect for a particle in an asymmetric polynomial double-well potential is driven solely by the presence of a hard wall, irrespective of the potential's double-well shape and metastability. The Mpemba effect disappears if we consider an infinitely large system. We then show that the underlying mechanism of the Mpemba effect is governed by the fine structure of the initial statistical population as it probes the tails of the potential, which also explains the Mpemba effect in single-well and symmetric double-well potentials.
L'effet a été découvert par un écolier tanzanien qui a remarqué que le mélange chaud pour crème glacée durcissait plus vite que le mélange froid.