Avancées de la recherche 4. Après la détente adiabatique, dans le goulot de la bouteille stockée à 20 °C, on constate que le nuage de condensation vire progressivement du bleu au blanc-gris. 83 µs séparent chaque cliché. réalisée et en fonction de la température initiale de la bouteille. Pour les bouteilles initialement à 6 °C, la température du mélange gazeux qui s’en échappe chute à environ -77 °C. Il ne fait donc pas encore assez froid pour condenser les vapeurs de CO 2 en neige carbonique. Pour les bouteilles stockées à 12 et à 20 °C, la température des gaz qui se détendent chute respectivement à grosso modo -82 et -90 °C, et donc sous la valeur seuil de -78,5 °C. Cependant, compte tenu de leur taux de nucléation homogène quasiment nul, les cristaux de neige carbonique ne peuvent tout simplement pas se former. C’est à cette étape qu’un autre acteur du système entre en jeu  : la vapeur d’eau, présente dans le col de la bouteille. En effet, le ciel gazeux de la bouteille encore bouchée contient de la vapeur d’eau en équilibre avec le champagne qui, rappelons-le, est formé à près de 87% d’eau en volume. Lorsque le bouchon saute, la température du mélange gazeux binaire CO 2/H 2 O chute à plusieurs dizaines de degrés sous la température de congélation de l’eau. Il fait si froid que la vapeur d’eau se transforme en cristaux de glace d’eau par nucléation homogène (sans l’aide d’un support solide, compte tenu des énormes coefficients de sursaturation de la vapeur d’eau). Ce sont donc les cristaux de glace d’eau, apparaissant par nucléation homogène dans le col de la bouteille, qui servent de noyaux solides pour la nucléation hétérogène du gaz carbonique en neige carbonique [4]. Des phénomènes similaires ont été mis en évidence dans le mélange gazeux qui se détend dans les tuyères des moteurs de fusées [5]. Là aussi, les gaz les plus facilement condensables (en général l’eau et le CO 2) servent de noyaux solides qui permettent la condensation des espèces telles que le dioxygène et le diazote, présentant des températures de condensation bien plus basses. De la diffusion de Rayleigh à celle de Mie Le panache bleu azur qui apparait dans le sillage du bouchon qui saute et dans le col de la bouteille serait donc la signature de la transformation des vapeurs de CO 2 en cristaux de neige carbonique. Mais pourquoi ce panache est-il bleu, alors que le nuage de condensation de la vapeur d’eau ambiante qui caractérise le débouchage des bouteilles plus froides apparait plutôt blanc ? Selon la théorie de la diffusion, si la taille des cristaux qui diffusent la lumière demeure très inférieure aux longueurs d’onde du spectre de la lumière ambiante, la diffusion sera plus efficace pour les petites longueurs d’onde du spectre, et donc pour la lumière bleue. Ce mode de diffusion de la lumière par des particules plus petites que les longueurs d’onde incidentes est connu sous le nom de diffusion de Rayleigh. C’est le même phénomène qui explique d’ailleurs pourquoi le ciel nous apparait bleu, les molécules qui composent l’atmosphère de notre planète étant bien plus petites que les longueurs d’onde de la lumière visible. Si le nuage de condensation du gaz carbonique ne blanchit pas hors du goulot de la bouteille, c’est parce que les cristaux de neige carbonique qui le constituent ne peuvent pas croitre suffisamment pour atteindre des tailles micrométriques qui le feraient paraitre blanc. En effet, l’air ambiant agit comme un immense réservoir thermique. Très vite la température du nuage de condensation remonte au-dessus de -78,5 °C, et les cristaux de neige carbonique se subliment pour se transformer en gaz carbonique. Au bout de quelques millisecondes le nuage bleu s’évanouit audessus du goulot, comme sur la figure 1. Cependant, confiné dans le goulot de la bouteille, le nuage de condensation est protégé du réservoir thermique un peu plus longtemps. Les cristaux de neige carbonique sont donc susceptibles de croitre autour de leur cœur de glace d’eau. Ils atteignent alors des tailles micrométriques et le nuage de condensation change progressivement de couleur. Il vire du bleu profond au blanc-gris, comme on peut clairement le constater sur la figure 4. Conclusion Le débouchage d’une bouteille de champagne, comble de la frivolité pour certains, permet de revisiter la physique des changements de phase et des jets supersoniques sous-détendus. Les phénomènes de condensation qui surviennent dans le sillage d’un bouchon de champagne qui saute, ainsi que le réseau d’ondes de choc qui l’accompagne, se révèlent être assez proches de situations mises en évidence dans l’industrie aéronautique et notamment dans les tuyères des réacteurs d’avions ou de fusées. Nous poursuivons nos investigations en examinant les détails du tout premier millième de seconde qui suit le débouchage, à l’aide de techniques telles que la strioscopie par exemple. Références 1 R. Batt, «Pop ! Goes the champagne bottle cork», Journal of Chemical Education, 48 (1971) 71. 2 M. Volmer et K.-P. Möllmann, Physics Education, 45 (2012) 608-615. 3 G. Liger-Belair et al., Journal of Food Engineering, 116 (2013) 78-85. 4 G. Liger-Belair et al., Scientific Reports, 7 (2017) 10938. 5 B.E. Wyslouzil et al., Journal of Chemical Physics, 113 (2000) 7317–7329. Reflets de la Physique n°61 35