HEBREW UNIV. Tremblements de terre dans un laboratoire de Jérusalem

Une équipe de chercheurs de l’Université Hébraïque de Jérusalem dirigée par le Pr. Jay Fineberg vient de développer un système expérimental permettant de produire et d’étudier des tremblements de terre de manière systématique dans leur laboratoire.

Quasiment tous les cours d’université consacrés à la mécanique de la friction (tribologie) commencent par décrire la situation classique d’un livre posé sur une table. Depuis les travaux d’Amontons et de Coulomb il y a plus de 200 ans, les scientifiques ont accepté que la force nécessaire à appliquer pour que le livre commence à glisser est directement proportionnelle à la force normale qui lui est appliqué, son poids par exemple. Ce raisonnement est basé sur l’hypothèse que la force de friction est totalement indépendante de la nature du contact entre les objets frottant l’un sur l’autre. Les expériences menées dans le groupe du Pr. Jay Fineberg montrent que les détails du contact, tels que la rugosité à l’interface, sont en fait essentiels et peuvent mener à des déviations spectaculaires vis à vis de la théorie historique.

Le dispositif expérimental mis en place par Oded Ben-David, l’étudiant du Pr. Jay Fineberg, ne peut pas être plus élémentaire : il s’agit simplement de deux blocs de plexiglass compressés l’un sur l’autre par plusieurs tonnes de force. Le protocole expérimental consiste alors juste à pousser l’un des blocs jusqu’à ce qu’il commence à bouger. Des jauges de contraintes permettent de mesurer les forces ressenties par les blocs dans toutes les directions. Grâce à une combinaison sophistiquée d’outils de visualisation impliquant des caméras rapides et des faisceaux lasers, les chercheurs sont capables d’identifier la position précise des points de contact entre les tubes. La qualité des mesures obtenues grâce à ce dispositif simple et astucieux est une première mondiale dans le domaine de la tribologie.

Les chercheurs ont découvert que le contact entre les deux blocs de plexiglass se fait par l’intermédiaire d’un petit nombre de zones de contact de tailles microscopique ; une observation qui enterrere définitivement l’hypothèse historique d’Amontons, largement répandue encore de nos jours, selon laquelle la zone de contact est répartie de manière parfaitement continue et uniforme. Une des conséquences les plus marquantes concerne la propagation des ondes de relaxation émises lors de la rupture de ces micro-contacts. Il se trouve que ces ondes correspondent précisément à celles typiquement enregistrées sur les sismographes lors d’un tremblement de terre !

Cela signifie que le dispositif mis en place à Jérusalem permet de générer des tremblements de terre complètement réalistes dans une expérience de laboratoire. Cela ouvre la porte vers un nombre de mesures qui seraient autrement totalement inacessibles dans la croûte terrestre de manière à mieux comprendre pourquoi et comment se déclenche un tremblement de terre. Déjà, le Pr. Jay Fineberg mentionne que parmi les ondes sismiques observées dans son expérience, il existe une classe d’ondes particulièrement mystérieuses qui se propagent à des vitesses super-soniques. Certains séismologues suspectent que le tremblement de terre qui a frappé Izmit en Turquie en 1999 tuant presque 20,000 personnes impliquait peut-être cette famille d’ondes sismiques.

D’un point de vue plus fondamental, les expériences du Pr. Jay Fineberg démontrent clairement que notre compréhension actuelle des phénomènes de friction est essentiellement fausse et proposent une nouvelle direction de recherche.

Vous pouvez en apprendre plus en consultant l’article original « The Dynamics of the Onset of Frictional Slip » publié le 8 octobre 2010 dans la prestigieuse revue « Science ».

http://www.sciencemag.org/content/330/6001/211.abstract ?sid=94f15541-e9f2-4456-b5e4-91e6a5856689

D’après le VI Chercheur Laurent BOUE