Début mars 2023, un article a été publié dans Nature, les chercheurs affirmant avoir observé une supraconductivité à température ambiante dans un alliage conducteur, à pression proche de la température ambiante. Bien que cela soit normalement une cause d’excitation, ce qui gâche cette occasion, c’est que ce n’est pas la première fois que de telles affirmations sont faites par ces mêmes chercheurs. L’année dernière, leur article précédent dans Nature sur le sujet a été rétracté après que de nombreuses questions aient été soulevées par d’autres chercheurs concernant leurs données et l’interprétation de celles-ci qui les ont amenés à conclure qu’ils avaient observé la supraconductivité.
Selon une interview avec l’un des auteurs principaux de l’Université de Rochester – Ranga Dias – l’article rétracté a depuis été révisé pour incorporer les commentaires reçus, l’équipe de recherche ayant soi-disant invité des collègues à vérifier leurs données et leur configuration expérimentale. Il convient de noter que le document récemment publié fait état d’améliorations par rapport aux résultats précédents en exigeant des pressions encore plus faibles.
Selon le point de vue de chacun, cela peut sembler incroyablement suspect ou simplement un signe que le système d’examen scientifique par les pairs fonctionne comme il se doit. Pour le profane, cela rend cependant assez difficile de répondre à la simple question de savoir si les supraconducteurs à température ambiante sont au coin de la rue. Qu’est-ce que cela signifie concrètement ?
Fusion froide
Ce que les matériaux supraconducteurs à température ambiante et la fusion froide ont en commun, c’est qu’ils promettent tous deux une technologie transformatrice qui modifierait le tissu même de la société. De l’énergie presque infinie et bon marché aux lignes de transmission à perte nulle et aux coûts en chute libre des scanners IRM et de tous les autres appareils qui reposent sur la technologie supraconductrice pour fonctionner, l’une ou l’autre technologie à elle seule provoquerait une révolution. Dans le même temps, comme pour toute nouvelle technologie révolutionnaire de ce type, cela contribuerait également à enrichir un certain nombre de personnes.
À ce stade, le terme « fusion froide » est devenu synonyme d' »huile de serpent », les chercheurs se trouvant incapables de reproduire les résultats de l’expérience originale de 1989 de Martin Fleischmann et Stanley Pons. Cette expérience consistait à infuser une électrode de palladium avec des deutérons (noyau de deutérium), à partir d’eau lourde environnante (D2O), avant de faire passer un courant dans les électrodes.
Après que le contrecoup médiatique de l’échec de la reproduction de ces résultats ait empoisonné le sujet même de la « fusion froide », ses chercheurs ont depuis maintenu un profil bas, appelant le domaine de recherche celui des « réactions nucléaires à basse énergie » (LENR) et ont généralement évité de l’œil du public. Ce qui est tragique à propos de LENR, c’est qu’il s’agit essentiellement d’une fusion par confinement de réseau (LCF), ce que des chercheurs de la NASA au Glenn Research Center ont récemment démontré dans une étude utilisant de l’erbium pour fournir le réseau métallique.
La configuration expérimentale de la NASA LCF implique un chargement similaire du métal avec des deutérons comme dans l’expérience Fleischmann-Pons. L’avantage du LCF par rapport aux approches de fusion à base de plasma telles qu’elles sont réalisées dans les tokamaks est qu’à l’intérieur du réseau métallique hôte, la distance entre les noyaux de deutéron est inférieure à celle des noyaux de combustible DT dans le plasma de combustible deutérium / tritium, permettant théoriquement de surmonter la barrière de Coulomb et d’initier fusion plus facile tout en ne nécessitant pas de hautes pressions ou températures.
Pour initier la fusion DD, les chercheurs de la NASA ont utilisé des faisceaux gamma de 2,9+ MeV pour irradier les deutérons, les chercheurs confirmant que la fusion avait bien eu lieu. Ce déclencheur de fusion est l’endroit où la plus grande différence entre l’expérience Fleischmann-Pons et la NASA semblerait être, la première utilisant prétendument le courant électrique pour initier la fusion. Comme pour toutes les configurations expérimentales, la contamination et les facteurs environnementaux qui n’ont pas été pris en compte peuvent avoir confondu les chercheurs d’origine.
Dans le monde de la recherche scientifique, il s’agit d’un aspect important à garder à l’esprit, un point encore illustré par la course folle qui a fait le buzz autour de l’EmDrive. C’était censé être un propulseur à base de micro-ondes sans carburant qui était censé fonctionner par des moyens défiant la physique. En fin de compte, la poussée mesurée de l’expérience originale a été réfutée lorsque toutes les influences environnementales ont été prises en compte, abandonnant le concept à la poubelle de l’histoire.
Un aspect important à considérer ici est celui de l’intention. De nombreuses découvertes scientifiques majeures ont commencé par quelqu’un qui regardait des données, ou même une boîte de Pétri sale et se disait quelque chose du genre « Attendez, c’est drôle… ». Personne ne devrait se sentir contraint de lancer des idées folles, simplement parce qu’elles peuvent s’avérer être des données mal interprétées ou un capteur défectueux.
Supraconductivité
Bien que les matériaux supraconducteurs soient utilisés depuis des décennies, le principal problème avec eux est qu’ils ont tendance à nécessiter des températures très basses pour rester dans leur état supraconducteur. Les matériaux supraconducteurs dits « à haute température » sont remarquables pour exiger des températures qui sont confortablement éloignées du zéro absolu. Le détenteur du record ici aux pressions atmosphériques est le cuprate supraconducteur mercure baryum calcium (HGBC-CO), avec une exigence de température de seulement 133 K, soit -140 °C.
Bien que nous ne comprenions pas encore comment fonctionne la supraconductivité, nous avons observé que l’augmentation de la pression peut augmenter considérablement la température requise, la rapprochant de la température ambiante. Cette découverte s’est accompagnée d’une attention accrue portée aux hydrures, à la suite de la prédiction de 1935 d’une «phase métallique» de l’hydrogène par Eugene Wigner et Hillard Bell Huntington. Lorsqu’il est combiné avec un matériau tel que le soufre, la pression requise de 400 GPa (~ 3,9 millions d’atmosphère) pour créer de l’hydrogène métallique est considérablement réduite. Ce qui est encore plus tentant, c’est que l’hydrogène métallique est théorisé comme un excellent supraconducteur.
L’hydrogène métallique a été produit expérimentalement pour la première fois en 1996 au Lawrence Livermore National Laboratory en utilisant la compression des ondes de choc. Les premières allégations de production d’hydrogène métallique solide sont survenues peu de temps après, de nombreux chercheurs ayant prétendu produire de l’hydrogène métallique, bien que certains des résultats soient contestés. En 2017, plutôt que d’utiliser la cellule à enclume en diamant (DAC) traditionnelle pour faire pression sur l’hydrogène, les chercheurs ont utilisé les champs magnétiques extrêmement puissants de la Sandia Z Machine pour produire de l’hydrogène métallique.
Controverse
Ranga Dias et ses collègues ont également publié un certain nombre d’articles sur l’hydrogène métallique, y compris sa production dans un DAC à 495 GPa, une affirmation qui a été accueillie avec scepticisme. Cela vient parallèlement à la recherche sur les alliages d’hydrure, l’hydrure de soufre carboné (CSH) faisant l’objet de l’article rétracté de 2020. Ce matériau, lorsqu’il était soumis à une pression de 267 GPa dans un DAC, était censé être supraconducteur à une douce température de 15 ° C, ce qui le placerait fermement dans le domaine des matériaux supraconducteurs à température ambiante tant que la pression pourrait être maintenue.
La clé de l’affirmation de la supraconductivité réside dans la mesure de cette condition. Avec le grain de matériau piégé à l’intérieur du DAC, ce n’est pas aussi simple que de brancher des fils et de faire passer un courant à travers le matériau, et même cela ne serait pas suffisant comme preuve. Au lieu de cela, l’étalon-or de la mesure de la supraconductivité est la capacité d’expulser un champ magnétique appliqué lorsque le matériau entre dans la phase supraconductrice, mais cela aussi est difficile à réaliser avec le matériau testé à l’intérieur du DAC.
Ainsi cette propriété est déduite via la susceptibilité magnétique, qui nécessite que le bruit magnétique de l’environnement soit soustrait du signal faible que l’on cherche à mesurer. L’effet est, comme le dit James Hamlin, comme essayer de voir une étoile lorsque le soleil noie vos capteurs. L’un des facteurs qui a conduit au retrait de l’article original de Dias était dû au manque de données brutes fournies avec l’article. Cela a rendu impossible pour les collègues de vérifier leur méthodologie et de vérifier leurs résultats, et a finalement conduit à la refonte et au document de cette année.
Valeur nominale
Ce qui est le plus intéressant dans cet article de 2023, c’est peut-être qu’il ne se contente pas de répéter les mêmes affirmations sur le CSH, mais se concentre plutôt sur un matériau différent, à savoir l’hydrure de lutétium dopé N. La limite de température supérieure revendiquée pour ce matériau serait de 20,6 ºC à une pression d’à peine 1 GPa (10 kbar, 9 900 atmosphères).
Même s’il n’en est qu’à ses balbutiements, d’autres chercheurs en supraconductivité ne devraient pas tarder à s’essayer à reproduire ces résultats. Bien que les engrenages de la science puissent sembler avancer lentement, c’est principalement en raison de l’effort requis pour vérifier, valider et répéter. La réponse simple à la question de savoir si nous aurons la supraconductivité à température ambiante dans nos maisons l’année prochaine est un « non » catégorique, car même si ces affirmations sur ce nouvel hydrure s’avèrent exactes, il reste encore des problèmes majeurs à contester. avec, comme l’environnement pressurisé requis.
Dans le cas optimal, ces résultats les plus récents de Ranga Dias et ses collègues sont confirmés expérimentalement par des chercheurs indépendants, après quoi le processus long et ardu vers une commercialisation potentielle peut éventuellement commencer. Dans le cas le moins optimal, des failles sont à nouveau détectées et cet article s’avère n’être qu’un feu de paille avant que la recherche sur la supraconductivité ne reprenne ses activités habituelles.
Une chose reste vraie de toute façon, et c’est que tant que la méthode scientifique est suivie, les déceptions et les erreurs seront détectées, car la réalité physique ne se préoccupe pas de ce que nous, les humains, voudrions que la réalité soit.
