En 1927, Thomas Parnell, professeur à l'université du Queensland en Australie, explique la mécanique des fluides à ses étudiants. Pour leur montrer les différents comportements possibles des matériaux en fonction de leur viscosité, il va ainsi débuter une expérience a priori anodine, mais qui va au fil du temps prendre une dimension imprévue pour devenir la plus longue expérience de l'histoire des sciences.

La poix, un matériau qui s’écoule trèèèèèèès lentement

Le scientifique va ainsi prendre comme exemple la poix, une substance noire, brillante et en apparence solide, dérivée du goudron. Sous l'effet d'un choc rapide, par exemple un coup de marteau, la poix se comporte comme un solide cassant, se brisant comme du verre. Mais sur un temps très long, elle s'écoule comme un liquide ! Il s'agit en effet d'un matériau viscoélastique, situé à la frontière entre le solide et le liquide.

Sa viscosité est extrêmement élevée : 230 milliards de fois celle de l'eau ! C'est ce paramètre physique que Thomas Parnell veut démontrer, grâce à une expérience en théorie toute simple : laisser un échantillon de poix s'écouler pendant plusieurs années. L'expérience va cependant mettre trois ans à débuter. Parnell doit en effet d'abord faire fondre de la poix, le matériau devenant beaucoup plus fluide à haute température, la couler dans un entonnoir bouché, puis attendre qu'elle refroidisse et se stabilise. Et c'est cette dernière étape qui a été particulièrement longue.

À température ambiante, la poix se présente comme un solide cassant si soumise à un choc. C'est en réalité un liquide à la viscosité extrêmement élevée. © Christian Aas, University of Queensland

8 années d’attente pour voir la première goutte tomber

Il a en effet fallu attendre que les effets du chauffage sur les contraintes internes du matériau se dissipent, et vu sa très forte viscosité, la poix met des années à se « relaxer » totalement. Ce n'est donc qu'en 1930 que Thomas Parnell lance l'expérience « de la goutte de poix », tout simplement en sectionnant le bout de l'entonnoir, sous les yeux certainement de nombreux étudiants.

Et... il ne s'est rien passé. Ni dans les minutes, ni dans les jours, ni même dans les mois qui ont suivi. Ce n'est qu'au fil du temps et des mois passant qu'une grosse goutte noire a commencé à se former au bout de l'entonnoir. Il faudra finalement attendre huit ans pour la voir tomber soudainement au fond du bécher placé sous le montage expérimental.

Comble du comble : personne n'était là lorsque la goutte s'est détachée ! Il faut dire que l'écoulement est si lent que l'événement était difficilement prévisible. Thomas Parnell loupera également la chute de la seconde goutte, qui aura lieu en février 1947. Il mourra un an plus tard.

L'expérience de la goutte de poix initiée en 1927 par Thomas Parnell. © John Mainstone, Amada44, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La dixième goutte peut-être cette année ?

Plusieurs scientifiques se succèderont ensuite pour veiller sur cette expérience si singulière, qui est toujours en cours d'ailleurs, 96 ans après son lancement ! Elle est depuis devenue officiellement « l'expérience de laboratoire continue la plus longue au monde ».

Neuf gouttes seulement sont tombées de l'entonnoir depuis 1930. La dernière fois, c'était en avril 2014. On attend désormais la dixième, qui devrait tomber au cours de cette décennie.

Il faut noter que si au début, la fréquence du « goutte à goutte » était d'environ huit ans, cette durée s'est rallongée significativement à partir de 1988 avec la mise en service de l'air conditionné dans le bâtiment. La température moyenne, plus basse qu'auparavant, a ainsi fait passer la fréquence de chute à 12-13 ans. L'expérience n'a en effet pas été menée sous température contrôlée et, on l'a vu, la viscosité de la poix varie avec la température.

Si vous voulez être le premier à voir une goutte de poix tomber en direct, inutile désormais de camper devant la vitrine où est présentée l'expérience, dans les couloirs de l'Université du Queensland en Australie. L'expérience est en effet filmée en direct et n'importe qui peut suivre son évolution de chez lui.

En théorie, la goutte pourrait tomber cette année ou en 2027. Attention à ne pas cligner des yeux !