Pourquoi le verre casse la tête des scientifiques ?
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Pourquoi le verre casse la tête des scientifiques ?

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Pourquoi le verre casse la tête des scientifiques ? Apriori, rien de plus banal qu'une vitre, pensez-vous. Eh bien, vous avez tort ! Car si le verre est un corps transparent, sa structure interne est, elle, très difficile à expliquer.

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Publié le 26 avril 2011
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Langue Français
Pourquoi le verre casse la tête des scientifiques ?

Apriori, rien de plus banal qu'une vitre, pensez-vous. Eh bien, vous avez tort ! Car si le verre est un corps transparent, sa structure interne est, elle, très difficile à expliquer. Pour bien comprendre le problème, il faut commencer par évoquer le concept de « transition de phase ». Cette expression un peu barbare désigne en fait le passage, pour un corps quelconque, d'un état à un autre. Par exemple, l'eau (état liquide) peut se transformer en glace (état solide). D'autre part, il faut savoir que l'organisation des molécules du corps varie en fonction des états dans lequel ce corps se trouve. Poursuivons avec l'exemple de l'eau : celle-ci est « désordonnée » à l'état liquide, mais lorsqu'elle se transforme en glace, ses molécules se réorganisent. Or, ce schéma classique ne s'applique absolument pas pour le verre. Tout d'abord, la vitesse à laquelle il passe de l'état liquide à l'état solide est imprécise et varie constamment. Surtout, les molécules d'un verre solidifié continuent d'être désordonnées. À tel point que certains scientifiques dénient au verre son caractère de solide, et plaident pour un état « mixte » : ni vraiment liquide, ni vraiment solide ! Inutile de dire que de nombreux chercheurs se sont cassé la tête sur ce problème surprenant.

Très concrètement, la désorganisation des molécules empêche de déterminer précisément les propriétés que le verre pourra posséder lorsqu'il sera solidifié. Un réel handicap pour organiser sa fabrication industrielle.

Plusieurs théories ont ainsi été élaborées pour mieux cerner cette « transition vitreuse » qui ne répond à aucun des critères habituels de la physique. Certains penchent pour la théorie des « solides platoniciens ». Les molécules de verre, en se solidifiant, s'agenceraient entre elles par petits groupes d'« icosaèdres ». Ces petits groupes seraient ordonnés en leur sein, mais pas la structure d'ensemble ! Ceci expliquerait le caractère hybride du verre. De nouvelles recherches menées par simulation informatique penchent quant à elles pour la théorie du « liquide visqueux ». Le verre, contrairement à d'autres matériaux, mettrait très longtemps à se cristalliser définitivement. Nous serions alors en présence d'un matériau qui tendrait à devenir solide sur le long terme, mais sans jamais l'être tout à fait... Une chose est sure : le verre est encore loin d'avoir livré tous ses secrets.

Et désormais, vous ne regarderez plus vos vitres de la même façon !

Le saviez-vous ?

Le « verre » à l'état naturel existe bel et bien. Il s'agit en réalité d'obsidienne, une roche volcanique riche en silice (la silice est le principal composant du verre). Les hommes utilisent ainsi du verre depuis la préhistoire. Mais ce n'est qu'avec la technique de la soufflerie, inventée au Ier siècle apr. J.-C., que l'industrie de la verrerie se développa vraiment. Quant au « verre à vitre », celui-ci ne fut créé qu'assez tardivement au début du XIV siècle. Et c'est en France, à Bézu-la-Forêt dans l'Eure, que naquit la première verrerie à vitre.