Une découverte pourrait bouleverser un principe fondamental de la physique des particules 

L’une des règles fondamentales qui régissent le champ de la physique explique que les particules de charges opposées vont s’attirer, tandis que celles dont la charge est identique vont se repousser. Un principe qui, en réalité, peut être démenti, comme le dévoilent des chercheurs de l’université britannique d’Oxford dans une récente étude.

La science physique est régie par un certain nombre de règles fondamentales. L’un de ces principes établit que les particules peuvent être dotées d’une charge positive ou négative, qui va dicter leur comportement en présence d’autres particules.

Ainsi, si vous mettez en présence deux particules qui ont des charges opposées, elles vont s’attirer. En revanche, celles qui possèdent la même charge vont se repousser. Cette force électrostatique, connue sous le nom de "loi de Coulomb", se fait plus forte au fur et à mesure que la charge totale augmente et que les particules se rapprochent.

Néanmoins, des chercheurs de l’université d’Oxford (Royaume-Uni) ont récemment découvert que, dans certaines circonstances, les particules pouvaient attirer celles de la même charge. Ces exceptions ont été évoquées dans une étude parue le 1er mars dans la revue scientifique Nature Nanotechnology.

Une nouvelle force d’attraction découverte

Dans le détail, les scientifiques qui ont pris part à cette étude ont appris qu’il existait des particules chargées qui, lorsqu’elles se retrouvent en suspension dans certaines solutions, vont attirer des particules de même charge. Il arrive même que cela se produise sur des distances relativement longues, précisent les experts, qui ont aussi remarqué que les particules chargées positivement et négativement se comportaient différemment selon les solutions.

L’équipe, qui a réalisé divers tests, a mis en suspension des microparticules de silice chargées négativement dans l’eau. Une opération qui a démontré aux spécialistes que, sous un certain niveau de pH, ces particules pouvaient s’attirer les unes les autres pour former des amas de forme hexagonale. Un constat qui, a priori, viole le principe électromagnétique de base selon lequel les particules de même charge sont répulsives à n’importe quelle distance.

La structure des solvants au cœur de cette étude

Dans un second temps, les universitaires ont décidé d’étudier cet effet en adoptant une autre stratégie. Cette fois-ci, ils ont eu recours à une théorie des interactions interparticulaires qui prend en compte la structure du solvant. Cette technique s’est avérée payante, puisqu’ils ont mis au jour une nouvelle force d’attraction, capable de vaincre la répulsion électrostatique.

Or, ce n’était pas le cas en ce qui concerne les particules de silice aminée chargées positivement. Quel que soit le pH, cette interaction reste en effet répulsive dans l’eau. Les chercheurs, désireux de savoir s’il était possible d’inverser la situation, ont découvert qu’en utilisant un solvant différent (des alcools, en l’occurrence), les particules négatives restaient répulsives, tandis que les particules chargées positivement se regroupaient.

Aux yeux des auteurs de cette étude, ces enseignements sont tout sauf anecdotiques. Ils pourraient, en effet, inciter leurs pairs à repenser considérablement les hypothèses formulées à ce jour dans ce domaine. Ces apprentissages pourraient également être mis en pratique dans le champ de la chimie et intervenir dans divers processus, tels que l’autoassemblage, la cristallisation et la séparation de phases.