À Nice, des physiciens découvrent comment une mousse se détend sans grandes réactions en chaîne

Une mousse peut cesser de couler sans avoir fini de se détendre. Ses bulles continuent de changer de voisines, libérant les tensions accumulées pendant le mouvement. Mais elles le font d’une manière étonnamment simple, comme viennent de le montrer des physiciens de l’Institut de physique de Nice et leurs partenaires européens.

Leur découverte, publiée le 15 octobre dans la revue Physical Review Letters, contredit ce que d’autres matériaux désordonnés laissaient attendre : pour relâcher ses tensions, cette mousse n’a pas besoin de déclencher de grandes réactions en chaîne. La durée de sa détente est directement liée à celle des réarrangements microscopiques, sans être dominée par de longues cascades collectives.

Quand les bulles échangent leurs voisines

Imaginez quatre bulles serrées les unes contre les autres. Sous l’effet d’une déformation, deux cessent de se toucher tandis que deux autres deviennent voisines. Ce minuscule changement redistribue les forces dans la mousse.

Dans certains matériaux, une telle redistribution peut en déclencher une autre, puis une autre encore. Ces cascades d’événements expliquent des relaxations lentes, parfois beaucoup plus longues que les réarrangements individuels.

Pourtant, la mousse étudiée suit un rythme bien plus direct.

Les chercheurs ont fabriqué des mousses liquides ultrastables, dont les bulles ne grossissent pratiquement pas pendant l’expérience. Ils les ont fait s’écouler, puis ont arrêté le mouvement. Grâce à une imagerie tridimensionnelle rapide aux rayons X, réalisée au Paul Scherrer Institut en Suisse, ils ont observé les changements de voisinage entre bulles toutes les trois secondes et reconstitué les contraintes internes.

Résultat : environ la moitié de la contrainte mécanique susceptible de se relâcher disparaît en 8 à 12 secondes. C’est précisément l’ordre de grandeur du temps nécessaire à un réarrangement individuel.

La détente suit une loi exponentielle : la fraction des tensions encore susceptibles d’être relâchées diminue progressivement selon un rythme caractéristique. Ce rythme ne dépend pas de la vitesse de cisaillement imposée à la mousse avant l’arrêt.

Même rythme, tensions différentes

Voilà le paradoxe le plus intéressant. Le rythme de la détente est le même quelle que soit la vitesse de cisaillement appliquée avant l’arrêt. En revanche, la mousse conserve une partie de ses tensions mécaniques, et leur niveau final dépend de cette vitesse.

Autrement dit, deux échantillons d’une même mousse peuvent se détendre au même rythme sans finir dans le même état mécanique.

Cette distinction est précieuse pour les physiciens. Elle suggère que la vitesse de relaxation et la mémoire du matériau n’obéissent pas nécessairement aux mêmes mécanismes. Les observations sont notamment compatibles avec une théorie qui fait intervenir l’orientation des contraintes internes, plutôt que de longues cascades de réarrangements.

De la microfluidique niçoise aux rayons X suisses

Cette expérience prolonge un travail publié en octobre 2025 dans Nature Communications. Les chercheurs avaient alors réussi à suivre les déformations et les échanges entre bulles pendant l’écoulement, en reliant ces mouvements aux forces présentes dans la mousse.

À Nice, Christophe Raufaste, responsable de l’équipe Fluides complexes, avait participé à la conception et à la supervision de cette recherche. Cyrille Claudet avait notamment contribué, avec Florian Schott, de l’université de Lund, à fabriquer le dispositif microfluidique de l’étude de 2025.

La collaboration avec Grenoble, Lyon et les chercheurs utilisant les instruments suisses permet de rapprocher deux observations habituellement séparées : les changements de voisinage entre bulles et l’évolution des contraintes mécaniques dans la mousse.

Ces mesures offrent un test précis aux modèles décrivant la relaxation des mousses. Leur portée pour d’autres matériaux mous reste à établir : les expériences concernent des mousses ultrastables étudiées en laboratoire.

Une question demeure pour les chercheurs, notamment à Nice : pourquoi une partie des tensions persiste-t-elle après l’arrêt ? Ils veulent désormais mesurer les différentes composantes des contraintes internes pour comprendre ce qui empêche leur disparition complète.