Le mardi 20 mai, 40 élèves de 3ème du collège du Val d'Authie à Auxi-le-Château ont été accueillis à l’UMET, en collaboration avec l’Association Femmes & Sciences. Les élèves ont participé à plusieurs ateliers sur « les mousses », « du granulé à l’essai mécanique », « l’intérieur des planètes au laboratoire », « le gyroscope et la supraconduction », « la microscopie électronique » et « les matériaux qui nous entourent ». Ils ont également pu découvrir l’Xpérium. La journée a été très appréciée : « La journée a été très enrichissante pour nos élèves, mais aussi pour nous enseignants ! »

Le programme de la journée (ci-joint)

Avec pour ambition de mieux comprendre la matière soumise à des pressions extrêmes, une collaboration internationale menée par l’Université de Rostock et le Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) a mené une expérience inédite en 2023. Grâce à l’utilisation du laser haute puissance DIPOLE100-X et du plus grand laser à rayons X à impulsions ultra-courtes du monde, l’European XFEL près de Hambourg, les chercheurs ont réussi à étudier pour la toute première fois le carbone à l’état liquide. Un exploit scientifique majeur, publié dans la revue Nature (DOI : 10.1038/s41586-025-09035-6).

Le carbone liquide, que l’on soupçonne d’exister notamment dans les profondeurs de certaines planètes, joue également un rôle clé dans des technologies du futur comme la fusion nucléaire. Pourtant, jusqu’à aujourd’hui, cette forme du carbone restait pratiquement inaccessible aux chercheurs. En effet, sous pression atmosphérique, le carbone ne fond pas : il passe directement à l’état gazeux. L’approche choisie a donc été d’utiliser des impulsions laser courtes de quelques nanosecondes pour générer des conditions extrêmes de pression et température sur une fenêtre de temps extrêmement courte, mais suffisante pour réaliser des mesures à l’aide du laser à rayons X de l’European XFEL.

Les résultats révèlent que le carbone liquide possède une organisation surprenante : chaque atome reste entouré de quatre voisins proches, comme dans le diamant solide. L’expérience a également permis de déterminer avec précision le point de fusion du carbone, jusqu’ici sujet à de nombreuses incertitudes théoriques. Cette donnée est cruciale pour modéliser l’intérieur des planètes ou concevoir des procédés de production d’énergie par fusion nucléaire.

Cette expérience a été réalisée au European XFEL pendant la première campagne expérimentale utilisant le laser DIPOLE100-X, avec les participations françaises de :

S. Pandolfi et G. Fiquet (IMPMC, Paris)

A. Sollier (CEA DAM, Arpajon)

A. Ravasio, T. Vinci, B. Albertazzi, A. Benuzzi-Mounaix (LULI, Palaiseau)

S. Merkel, H. Ginestet et J. Chantel (UMET, Lille)

F. Dorchies (CELIA, Talence)

M. Harmand (PIMM, Paris)

G. Morard (ISTerre, Grenoble)

A Lille, les chercheurs impliqués appartiennent au laboratoire UMET (Unité Matériaux et Transformations) et travaillent sur le projet ERC HotCores, un projet de recherche de cinq ans financé par le programme Advanced Grant du Conseil européen de la recherche (ERC) pour révéler l'histoire et la structure d'une mini-planète au centre de la Terre.

Publication:

D. Kraus, et al.: The structure of liquid carbon elucidated by in situ X-ray diffraction, in Nature, 2025. (DOI: 10.1038/s41586-025-09035-6)

Communiqué de presse du European XFEL : Structure of liquid carbon measured for the first time

Retrouvez ici le témoignage de Maxence Epinat, ingénieur d'études CNRS et doctorant de l'équipe Ingénierie des Systèmes Polymères (ISP) de l'UMET, sur ses activités au sein du laboratoire. Maxence a été interviewé dans le cadre du Festival de la Science.

Retrouvez ici le témoignage de Damien, assistant ingénieur de l'équipe de métallurgie de l'UMET, sur ses activités au sein du laboratoire. Damien a été interviewé dans le cadre du Festival de la Science.