Le Froid absolu "Absolut zero"

La conquête du froid est extraordinaire et nous a mené aux frontières de l'ultra-froid. Pendant des siècles personne ne savait réellement ce qu'était le froid et surtout comment l'apprivoiser...
Pourtant durant les 100 dernières années le froid n'a cessé de révolutionner notre façon de travailler !
Imaginons notre vie sans congélateur et frigo, les building sans climatisation, les hôpitaux sans oxygène liquide... La technologie du froid nous permet aussi d'explorer le cosmos et notre cerveau...
Cela pourrait même modifier notre façon de penser et d'agir !
Au cours des 4 derniers siècles les scientifiques sont descendus de plus en plus bas dans l'échelle du froid pour enrichir nos connaissances et avec le but ultime d'atteindre le "Zero absolu".

Petite définition du ZERO ABSOLU :

Le zéro absolu est la température la plus basse qui existe. D'après un accord international, sa valeur est : −273,15 °C (Celsius) ou −459,67 °F (Fahrenheit).

Le froid qu'est-ce que c'est ??

Pendant des siècles, le froid extrême est toujours apparu comme une force maléfique, associé à la mort et à l'obscurité. Est-ce une substance ? Un processus ? Ou un état particulier de la matière ?
Au 17e siècle l'Angleterre a traversé une petite ère glacière et l'effet du froid se faisait fortement ressentir. Le scientifique Simon Shaffer de l'Université de Cambridge nous parle "d'un monde avec un froid extrême où l'on s'éclairait grâce au feu et où les gens avait froid tout le temps, ils ressentaient le froid comme une présence qui influait sur leur vie. Une idée dominante héritée des philosophes grecs et d'Aristote, disait que "2 éléments dans le monde, le chaud et le froid fonctionnait symétriquement et pouvait se combiner ou se séparer".
L'homme avait l'impression d'être à la merci de cette force divine qui inspirait fascination et crainte.

La petite histoire :

Le 1er alchimiste qui a essayé de manipuler le froid se nomme "Cornelius Drebble" (1572 - 1633, est un physicien et mécanicien hollandais). En 1620, il invite le Roi et sa cour a assisté à une expérience inédite : il prétend pouvoir produire du froid et refroidir une salle de Westminster ! Il savait déjà que mélanger le sel à la glace abaisse la température, mais cela ne suffisait pas, il avait créer une machine avec un ventilateur. C'était le 1er système de climatisation de l'histoire. Il a disposé beaucoup de bocaux remplis de glace et de sel sur des étagères et a positionné derrière le ventilateur. Cela a créer des courants d'air froid et l'air est descendu à environ 10 degré.
Le Roi a été saisi par le froid, dérouté par ce phénomène qu'il a probablement associé à la main de Dieu ou à des forces démoniaques !

En 1702, Guillaume Amontons (physicien français) a essayé d'atteindre le zéro absolu, il découvre que la pression d'un gaz mis dans un volume donné augmente d'environ 1/3 tiers quand il passe d'une température « froide » à celle de l'ébullition de l'eau. Il pense donc qu'une baisse suffisante de température provoquera l'absence de pression.

Pour le moment, il n'y avait pas d'échelle de température universelle. L'idée était que quand l'air se réchauffe les substances tendent à se dilater et prenaient plus de place, et qu'en se refroidissant elles se rétractent.
Il manque un instrument indispensable pour avancer dans cette découverte du froid extrême : le thermomètre !
Et ce n'est qu'au 17e siècle que les souffleurs de verre de Florence en Italie commence à fabriquer des thermomètre calibré. Il est maintenant possible de mesurer en degré le froid et le chaud... A la place du mercure on utilise de l'alcool, les thermomètre sont long : plus d'un mètre et en spirale. Le problème c'est qu'il n'y a toujours pas d'échelle de température universelle.
C'est l'astronome suédois Anders Celcius qui conçoit l'échelle de température la plus simple en 1742, il la divise en 100 parties et c'est elle qui reste la plus utilisée de nos jours.

Quelle est la limite absolue du froid ?

Plus on refroidit de l'air, plus la pression baisse aussi. Mais que se passe-t-il s'il on continue à le refroidir. La réponse est environ -273 degrés celcius.

Les états de la matière

D'après Daniel Kleppner (physicien), la matière peut avoir plusieurs états, les atomes portés à haute température forment des gaz. Si l'on refroidit le gaz il devient liquide, si l'on refroidit le liquide il devient solide, mais si l'on refroidit des atomes à des températures très basses, ils subissent de curieuses transformations : une sorte de crise d'identité ! Les propriétés mécaniques quantiques des atomes deviennent importantes, chacun des atomes commencent à avoir des propriétés ondulatoires. Il dit que c'est difficile de savoir pourquoi mais c'est ce qu'il se passe. A très basse températures ces paquets d'atomes deviennent de plus en plus longs, puis ils se chevauchent. Ils ont perdu leur identité et sont partout à la fois ! Ils forment un seul système quantique... Il n'y a rien d'autre de similaire en physique ou dans l'expérience humaine.

Personne n'a encore réussi à atteindre le ZERO ABSOLU. La Température du soleil est d'environ 5000 K, à 1000 K les métaux fondent, à 300 K c'est la température d'une pièce ordinaire, l'air se liquéfie à 100 K, l'hydrogène à 20 K, et l'hélium à 4 K. La descente ne s'arrête pas là : avec les réfrigérateurs ultra-froid on descend à 0,0001 K, avec le refroidissement par laser on est à 0,0000001 K, et pour finir avec le refroidissement magnétique on atteint 0,0000000001 K. C'est la température la plus basse que l'on a jamais réussi à atteindre dans un laboratoire à Helsinki : 100 pico-kelvin.
Est-ce qu'un jour on descendra au Zero absolu ? Pour y arriver il faudrait un temps de l'âge de l'univers et un engin de la taille de l'univers...

Je vous laisse donc réfléchir à tout cela et n'hésitez pas à faire part de votre avis.
Merci pour vos commentaires et vos Upvotes...

References :

Chaîne TV Arte
https://fr.wikipedia.org

Pour ceux qui le souhaite, voici quelques liens qui parlent du sujet :

http://www.maxisciences.com/physique-nucl%E9aire/en-dessous-du-zero-absolu-les-gaz-deviennent-ultra-chauds_art28206.html https://dailygeekshow.com/zero-absolu-inatteignable/