Près des trois quarts de la surface terrestre sont recouverts d'eau. Près des deux tiers du corps humain en sont constitués. Nous le buvons. Nous l'utilisons dans nos maisons et dans l'industrie. En tant que solide, c'est de la glace. En tant que gaz, c'est de la vapeur.

"Personne ne comprend l'eau, la structure de l'eau. L'eau a beaucoup d'anomalies, " dit John Tse, Professeur de physique à l'Université de la Saskatchewan et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en science des matériaux.

Tse a consacré des décennies à en apprendre davantage sur ce que tant d'entre nous tenons pour acquis. Dans le processus, il a réfuté une hypothèse fondamentale de longue date sur l'eau. Les résultats ont été publiés cet automne en Lettres d'examen physique .

Curieux de connaître l'eau et son comportement lorsqu'elle est comprimée en un solide, Tse s'est intéressé à une expérience menée en 1985 par certains de ses collègues alors qu'il travaillait au Conseil national de recherches. Ils ont découvert un phénomène inhabituel. Lorsqu'ils comprimaient la glace à basse température, au lieu de se transformer en une forme cristalline à haute pression où les atomes sont organisés en un réseau, la glace s'est convertie en un solide amorphe et les atomes se sont désorganisés. Ils ont émis l'hypothèse que cela était dû à la « fonte » de la glace à haute pression. Si tel était le cas, l'état désordonné serait comme de l'eau.

Ces conclusions ne convenaient pas à Tse car la conséquence serait que l'eau liquide est un mélange de deux liquides de densités différentes. À l'époque, cependant, ni la technologie ni l'expertise n'étaient disponibles pour tester l'hypothèse.

"La question que personne ne s'est posée était de savoir si l'hypothèse était correcte, " il dit.

Trente ans plus tard, Tse et une équipe de recherche ont utilisé deux lignes de lumière à la source avancée de photons, dont l'un est géré par la Canadian Light Source à l'U de S. Dans son article, "Amorphisation en deux étapes contrôlée cinétiquement et transition amorphe-amorphe dans la glace, " Tse rapporte que l'état " semblable à l'eau " était en fait une phase cristalline intermédiaire et non liquide.

"Cela change tout à voir avec l'eau, " dit Tsé.

"Nous avons décrit comment la glace peut changer d'une forme à une autre. C'est la signification du résultat, la raison pour laquelle c'est si important. Nous avons tracé le diagramme de phase dans la phase amorphe. C'est un guide pour vous dire quelles sont les propriétés de la matière à une certaine condition de pression-température."

La science est motivée soit par la curiosité, soit par la nécessité, soit par les deux, dit Tsé.

"La science fondamentale est un travail important. Si nous ne travaillons pas sur la science fondamentale, nous ne saurons pas d'où nous venons. Il va nous manquer quelque chose. La curiosité anime cette recherche. Nous avions une hypothèse fondamentale et nous avons fait l'expérience et essayé de clarifier. Nous savons maintenant exactement ce qui se passe."

Tse poursuit ses travaux sur l'eau et son évolution en fonction de la pression et de la température. L'eau est encore plus compliquée parce que les atomes sont en mouvement. Dans la glace, les atomes ne bougent pas mais ils sont désordonnés. Dans les deux cas, il dit, il y a encore plus à apprendre.

"Vous regardez toujours les vieux problèmes qui n'ont pas été résolus, mais avec le développement d'un nouvel instrument et d'une nouvelle théorie, vous pourrez peut-être résoudre l'ancien problème et ensuite construire dessus."