Une étude, dont les résultats intitulés «Breakdown of Fermi Degeneracy in the Simplest Liquid Metal» ont été publiés dans la revue Physical Review Letters, a abouti, pour la première fois, à transformer un métal liquide en plasma et permis d'observer la température à laquelle, dans des conditions de haute densité, se passe cette transition.

Rappelons tout d'abord que le plasma est un état de la matière «qui peut nous sembler un peu plus 'exotique' (car «sur Terre, les conditions de température et de pression nécessaires à la formation de plasma sont rarement réunies», alors qu'en fait, dans notre univers, «la plus grande part de la matière se trouve sous cette forme». Un plasma peut se décrire «comme une soupe chaude d'électrons et d'ions en mouvements libres» qui est «sensible aux champs électriques et magnétiques».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée rapporte l'obtention d'un plasma «en chauffant, dans des conditions de densité élevée, un métal à l'état liquide à de très hautes températures». Concrètement, la densité d'un deutérium liquide a été augmentée «en le refroidissant à 21 kelvins, soit quelque -250 °C». Puis, grâce à des lasers, une puissante onde de choc a été déclenchée «qui a comprimé le deutérium liquide ultra-froid, faisant exploser sa pression jusqu'à 5 millions de fois celle de la pression atmosphérique et sa température à quelque 100000 °C».

L'échantillon, au départ transparent, a alors «pris une couleur métallique hautement réfléchissante». Son facteur de réflexion a pu indiquer «les conditions précises dans lesquelles ce simple métal liquide est devenu un plasma dense». Plus précisément, «aux alentours de 50.000 °C, le facteur de réflexion s'est mis à augmenter avec une pente qui trahit des électrons non plus quantiques (comme c'est le cas dans un métal liquide à haute densité) mais classiques», ce qui est la signature d'un plasma.

Ces résultats «apportent un nouvel éclairage sur notre manière de comprendre le fonctionnement de notre univers», car ce comportement «pourrait bien être commun à tous les métaux». En fin de compte, ces travaux «qui pourraient avoir des implications dans l'étude des étoiles et des planètes», pourraient également «aider à atteindre, enfin, les conditions d'une fusion nucléaire contrôlée, source d’énergie alternative dont rêvent depuis longtemps les chercheurs».