La structure la plus robuste que nous connaissons dans l'univers ressemble à des spaghettis ou des lasagnes. Une étude s'est penchée sur la résistance des « pâtes nucléaires », un matériau particulièrement endurant logé dans des étoiles.

Le matériau le plus robuste de l’univers porte presque le même nom qu’un féculent qui se broie sans mal sous la dent. La structure « nuclear pasta », littéralement traduite par « pâtes nucléaires » en français, pourrait bien être l’une des plus résistantes que nous connaissions à ce jour.

Le 24 août 2018, les chercheurs M. E. Caplan (Institut Spatial de McGill), C. J. Horowitz (Université de l’Indiana à Bloomington) et A. S. Schneider (California Institute of Technology) ont publié une étude dans laquelle ils explorent « l’élasticité des pâtes nucléaires ». Leur travail reprend le nom de cette matière hypothétique, qui pourrait se trouver dans des étoiles à neutrons ou lors de la formation d’une supernova à effondrement de cœur.

En forme de spaghetti, gnocchi ou lasagnes

Le nom de « pâtes nucléaires » n’est pas un hasard : d’un point de vue de leur géométrie, ces structures tenaces ressemblent à plusieurs variétés de pâtes. Comme le note Wikipédia, « le nuclear pasta peut ainsi se présenter sous la forme de barres (spaghetti), de sphères ou encore de feuilles planes (lasagnes) ».

Ces pâtes nucléaires portent ce nom à cause de leur ressemblance avec nos féculents. // Source : Pixabay/CC0

Si les pâtes nucléaires existent réellement dans ces structures, il ne serait pas étonnant qu’elles forment un matériau tenace. D’après cette recherche publiée dans la revue Physical Review Letters, briser cette matière demanderait une force colossale : il faudrait multiplier par 10 milliards la force nécessaire pour fissurer de l’acier, relève Science News. C. J. Horowitz concède lui-même qu’il s’agit d’une grandeur vertigineuse : « C’est un chiffre fou, mais ce matériau est également très, très dense, ce qui le rend encore plus fort », précise le chercheurs à nos confrères.

« C’est un chiffre fou »

Pour parvenir à ce chiffre, les trois chercheurs ont réalisé des simulations informatiques. Leur objectif était d’observer la réaction du matériau si on le soumettait à une pression capable d’étirer ces pâtes nucléaires. Conclusion : la force requise dépasse celle nécessaire pour briser tout autre matériau dont l’humanité a connaissance.

Une étoile à neutron isolée. // Source : Wikimedia/CC/Casey Reed – Penn State University

Où se trouvent ces pâtes ultra robustes ?

Les étoiles à neutrons se forment généralement lorsqu’une étoile n’a plus d’énergie : elle s’effondre sur elle-même et devient alors particulièrement compacte. À cause des forces de gravitation, les neutrons qui forment ces étoiles restent solidaires. C’est à l’intérieur de ces astres, à environ un kilomètre sous leur surface, que se trouve la structure appelée « pâtes nucléaires ».

À cet endroit, les noyaux atomiques sont très proches et forment une manière dense constituée de neutrons et protons. Le matériau (toujours théorique, rappelons-le) qu’ils forment pourrait avoir la forme de tubes, de feuilles planes ou de gouttelettes. En cela, il ressemblerait aux fameuses spaghetti, lasagnes ou gnocchis que nous connaissons dans nos assiettes.

Alors que les physiciens cherchent toujours à trouver des preuves de l’existence de ces pâtes nucléaires, cette simulation leur donne une nouvelle piste d’exploration : auparavant, ils ignoraient quelle pression la structure était capable de supporter.

Crédit photo de la une : Flickr/CC/Kevin Gill

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