Un diamant sous le choc : comment les rayons X voient l'invisible express
Un laser puissant frappe le diamant comme un marteau de forgeron. Seule l'enclume est la matière elle-même. Le choc ne dure qu'un instant, mais engendre une pression un million de fois supérieure à la pression atmosphérique. Les physiciens rêvaient depuis longtemps de plonger dans cet instant et de voir comment les atomes se réorganisent sous l'assaut.
Le faisceau de rayons X est ici comme le flash d'un appareil photo. Le problème, c'est que la luminosité du flash peut varier d'une expérience à l'autre. Pour ne pas avoir à deviner, les chercheurs ont imaginé une « règle intégrée » : une partie du faisceau traverse un orifice étroit (collimateur) ou une couche de matériau immobile. Ce signal sert de référence — comme un diapason pour accorder un instrument.
La méthode a été testée sur un diamant comprimé par une onde de choc à près de 1 TPa. En comparant les images radiographiques du diamant chaud et comprimé à celles de la référence froide, les scientifiques ont pris en compte l'agitation thermique des atomes — qui atténue le signal. Ils ont ainsi pu mesurer précisément comment le réseau cristallin du carbone se modifie dans des conditions extrêmes.
Ce n'est pas qu'un jeu de records. Comprendre le comportement de la matière sous de telles pressions est nécessaire pour modéliser l'intérieur des planètes, créer de nouveaux matériaux et même pour la fusion thermonucléaire — ce processus même qui alimente les étoiles. Le flash de rayons X en dit désormais plus long.
Le diamant n'est pas le matériau le plus dur sous très haute pression. Lorsqu'on le comprime, ses atomes se réorganisent en une forme cristalline encore plus dense.
Dans le roman « Rendez-vous avec Rama » d'Arthur C. Clarke, le vaisseau extraterrestre possède une coque faite d'un matériau résistant à des pressions monstrueuses — peut-être que le secret de sa solidité réside dans des transitions de phase semblables à celles étudiées dans ces expériences.