Une nouvelle source énergétique capable de fournir 10 fois plus d’énergie que la fusion nucléaire

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Israël | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique
15 mai 2018

Une collaboration entre le Prof. Karliner, de l’Université de Tel Aviv (TAU), et le Prof. Rosner, de l’université de Chicago, a démontré de manière théorique qu’une importante source d’énergie pouvait être produite en faisant fusionner des quarks, ce qui pourrait être une réelle avancée en matière de production d’énergie si des applications expérimentales sont trouvées.

Les protons et les neutrons ne sont pas considérés comme des particules « élémentaires », c’est-à-dire des objets qui ne peuvent pas être « coupés » (i.e. décomposés en particules plus petites), car ils sont constitués de quarks. Le quark est, en revanche, un constituant élémentaire de la matière : en effet, on ne connaît pas d’autres particules constituant elles-mêmes les quarks.

Les quarks sont trop petits pour être mesurés, cependant on a pu établir leur masse. Le quark le plus grand est aussi lourd qu’un atome d’or, tandis que le quark le plus léger est 35 000 fois plus léger. Ils ne peuvent se combiner qu’avec un ou deux autres quarks, un groupe de quarks étant appelé un hadron. Des hadrons composés de trois quarks sont appelés des baryons, les hadrons composés d’un quark et d’un antiquark (particule ayant la même masse et la même charge, mais de signe opposé) sont appelés mésons. Actuellement nous connaissons six différentes sortes de quarks. A noter que la théorie des quarks a été découverte en 1964 par les physiciens américains Murray Gell-Mann et George Zweig.

La fusion nucléaire (fusion de deux noyaux atomiques) est un processus bien connu, qui se produit naturellement dans les étoiles et qui émet une quantité de chaleur très importante. Cependant, le processus n’est pas encore contrôlé, les seules applications connues étant d’ordre militaire, avec la fameuse bombe H.

Les physiciens se sont demandé si la fusion est également possible à partir des plus petites particules appelées quarks. Il y a quelques mois, des physiciens de l’accélérateur de particules du CERN, près de Genève, ont découvert un nouveau type de particules appelée baryon, qui contient deux quarks lourds de type "charme" et "quark léger". La nouvelle particule est exactement la même que celle prédite par Prof. Karliner (TAU) et Prof. Rosner (Université de Chicago), qui ont publié leur théorie dans la presse scientifique il y a trois ans. La découverte expérimentale, qui a confirmé la prédiction théorique, a suscité de nombreuses réactions dans la communauté scientifique mondiale et beaucoup d’espace lui a été consacré dans le New York Times fin 2017.
A partir de ces observations, les professeurs Karliner et Rosner ont réussi à démontrer de manière théorique, en utilisant la fameuse formule E=MC² et la mesure précise de particules de quarks, que la quantité d’énergie émise par la fusion entre deux baryons avec un quark "charme" est de 12 millions d’électrons-volts, semblable à celle émise par la fusion nucléaire entre deux isotopes lourds de l’hydrogène.
Cependant, la différence avec la fusion nucléaire est que, contrairement à la fusion de deux noyaux d’hydrogène, qui conduit à une réaction en chaîne dans une masse de particules, le fait de fusionner les quarks ne permet pas d’accumuler de la matière et donc d’avoir une réaction en chaîne, qui est à la base de la puissance de la bombe H.

Cependant, gardons à l’esprit que cette étude est théorique et que, pour l’instant, aucune application expérimentale n’existe. Cette découverte ouvre toutefois la voie à de nouvelles recherches, qui pourraient conduire à la création d’une nouvelle source d’énergie de substitution au nucléaire actuel.

Sources :

Rédacteur : Henri-Baptiste Marjault (henri.margault[a]mail.huji.ac.il), doctorant à l’Université hébraïque de Jérusalem

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