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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - UPMC/CNRS/IRD/MNHN

Zoom Science - Mesurer l’importance des effets quantiques avec des ondes sonores : l’élasticité de l’hydrogène solide à haute pression - Septembre 2017

Le principe d’Heisenberg de la mécanique quantique interdit la détermination simultanée de la position et de la vitesse. Cela se traduit par des vibrations résiduelles des atomes même à température nulle. Aujourd’hui encore, l’importance de la contribution des effets quantiques avec l’augmentation de la densité fait débat. Il était jusqu’à présent admis qu’elle devait s’estomper dans les matériaux soumis à de hautes pressions, arguant que la partie répulsive des interactions entre atomes deviendrait prépondérante. Cette hypothèse a récemment été remise en question par des calculs suggérant l’existence de phases liquides à haute pression et température ordinaire dans des métaux alcalins.
Compte tenu de la faible masse de l’hydrogène, les «vibrations de point zéro» jouent un rôle important dans ses propriétés mécaniques entre autres, mais nous ignorons toujours si leurs contributions augmentent ou se réduisent à haute densité. C’est pour tenter d’y répondre que des chercheurs de l’IMPMC1 ont mesuré les propriétés élastiques de l’hydrogène et ont constaté que les effets quantiques persistent et ne modifient que l’aspect quantitatif des propriétés mécaniques de l’hydrogène sous haute pression.


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1 Ce travail est une collaboration entre les équipes  Propriétés des amorphes, liquides et minéraux (PALM) et Minéralogie des intérieurs planétaires (MIP) de l’IMPMC, leaders reconnues des mesures élastiques sous conditions extrêmes, et A.F. Goncharov, chercheur du Geophysical Laboratory (Carnegie Washington), spécialiste de l’hydrogène.

Références

Elasticity and Poisson’s ratio of hexagonal close-packed hydrogen at high pressures
Alexander. F. Goncharov, Michel Gauthier, Daniele Antonangeli, Simon Ayrinhac, Frédéric Decremps, Marc Morand, Alexei Grechnev, S. M. Tretyak, Yu. A. Freiman
PHYSICAL REVIEW B Volume: 95 Issue: 21 Article Number: 214104

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.214104

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Michel Gauthier (michel.gauthier @ impmc.upmc.fr)

Cécile Duflot - 06/10/17

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