Un étudiant universitaire brise accidentellement les lois de la thermodynamique (et c’est fascinant)

Quand les règles sont faites pour être… contournées

C’est une histoire qui ferait probablement sourire n’importe quel scientifique un peu rebelle. Vous connaissez sans doute cette fameuse réplique d’Homer Simpson, qui déclarait solennellement : « Dans cette maison, nous obéissons aux lois de la thermodynamique ! ». Eh bien, il semblerait qu’un étudiant de l’Université du Massachusetts à Amherst (UMass Amherst) n’ait pas reçu le mémo. Ou plutôt, il a découvert, un peu par hasard, une exception qui vient bousculer ce que nous pensions immuable.

L’affaire, rapportée par Darren Orf et publiée le 16 décembre 2025, nous rappelle que la science est souvent une affaire de surprises. Les lois de la thermodynamique sont pourtant censées décrire comment la température, l’énergie et l’entropie interagissent dans un système, notamment lors de l’émulsion de liquides. Mais voilà qu’une nouvelle découverte inattendue prouve que deux liquides non miscibles (qui ne se mélangent pas), lorsqu’ils sont influencés par des particules magnétisées, peuvent tout simplement bafouer ces lois établies.

Les auteurs de cette trouvaille admettent eux-mêmes, avec une franchise rafraîchissante, que cela n’a aucune utilité pratique pour le moment. Mais est-ce vraiment grave ? C’est un état jamais vu auparavant dans la physique de la matière molle, et rien que pour ça, ça vaut le détour. Parfois, la beauté de la recherche réside simplement dans l’acte de trouver quelque chose de « cool », sans se soucier immédiatement du pourquoi ou du comment on va le vendre.

De la vinaigrette à l’urne grecque : une expérience qui tourne bizarrement

Pour bien comprendre ce qui s’est passé, il faut revenir à des choses que nous connaissons tous dans notre cuisine. Prenez le beurre de cacahuète, par exemple. Naturellement, l’huile a tendance à se séparer et à former une couche sur le dessus qu’il faut remélanger. C’est la même chose pour votre vinaigrette. Thomas Russell, auteur principal de l’étude parue dans le journal Nature Physics et professeur à UMass Amherst, utilise une image très parlante : « Imaginez votre vinaigrette italienne préférée. Elle est faite d’huile, d’eau et d’épices, et avant de la verser sur votre salade, vous la secouez pour que tous les ingrédients se mélangent ».

Ce processus, c’est l’émulsification. Normalement, quand on secoue, ça se mélange, point final. C’est là que notre étudiant diplômé, Anthony Raykh, entre en scène. Dans son laboratoire d’Amherst, il a préparé un lot de liquides non miscibles, mais il y a ajouté un petit ingrédient spécial : des particules de nickel magnétisé. On pourrait s’attendre à ce que le tout finisse par se mélanger comme une bonne vinaigrette un peu grumeleuse, n’est-ce pas ?

Eh bien non. Au lieu de se mélanger comme prévu, le mélange a formé quelque chose de totalement inédit. Les auteurs décrivent le résultat comme une forme d’« urne grecque ». Imaginez la tête d’Anthony Raykh devant son éprouvette : peu importe la force avec laquelle on secouait le mélange magnétisé, les liquides finissaient inlassablement par reprendre cette même forme étrange, refusant obstinément de se mélanger selon les règles habituelles.

Quand le magnétisme reprend le dessus sur la thermodynamique

Face à ce mystère, Raykh ne s’est pas contenté de hausser les épaules. Il s’est tourné vers ses professeurs et a collaboré avec des scientifiques de l’Université de Syracuse et de l’Université Tufts, situées à proximité. Il fallait comprendre pourquoi cette « soupe » refusait d’obéir. Grâce à des simulations détaillées, ils ont fini par trouver le coupable : le magnétisme.

Il s’avère que lorsque le magnétisme influençant les deux liquides est suffisamment fort, il peut littéralement courber la frontière entre les liquides et perturber l’émulsification telle que décrite par les lois de la thermodynamique. C’est un peu comme si une main invisible empêchait les liquides de se marier. Hoagland, l’un des chercheurs impliqués, explique cela avec précision : « Lorsque vous regardez de très près les nanoparticules individuelles de nickel magnétisé qui forment la frontière entre l’eau et l’huile, vous pouvez obtenir des informations extrêmement détaillées sur la façon dont les différentes formes s’assemblent ».

Il précise ensuite le cœur du problème : « Dans ce cas, les particules sont magnétisées assez fortement pour que leur assemblage interfère avec le processus d’émulsification ». En d’autres termes, les particules magnétiques forment une barrière, une structure qui dit « stop » au mélange naturel. C’est une bataille de forces, et ici, c’est le magnétisme qui gagne contre la thermodynamique classique.

Conclusion : Une découverte inutile… pour l’instant

Alors, à quoi ça sert, tout ça ? Anthony Raykh est le premier à l’admettre : cette découverte n’a, pour l’heure, aucune application pratique immédiate. Vous ne verrez pas de sitôt cette technologie dans votre moteur de voiture ou votre mixeur de cuisine. Mais ne soyons pas trop pressés de juger l’utilité des choses.

C’est un état de la matière jamais vu auparavant, une curiosité qui pourrait bien élargir considérablement le champ de la physique de la matière molle. C’est souvent comme ça que la science avance : on trébuche sur une anomalie, on la trouve « cool », et des années plus tard, elle change le monde. Pour l’instant, on peut juste apprécier le fait qu’un étudiant ait réussi à faire mentir Homer Simpson.

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.