Les descriptions de la foudre en boule sont presque aussi nombreuses que les milliers de témoignages à son sujet. Le plus souvent, ceux-ci évoquent un nuage sphérique incandescent, de quelques dizaines de centimètres de diamètre, brillant comme une ampoule de 100W, qui flotte aléatoirement et se déplace lentement peu au-dessus du sol. D’aucuns avancent que cette boule de feu peut passer à travers les trous de serrure, voire les fenêtres ou les murs. Sa durée de vie est de l’ordre de quelques secondes, et elle disparaît en silence ou en explosant.

En 1888, Lord Kelvin avance par exemple que la foudre en boule ne serait que le fruit d’une illusion d’optique. Cette idée a traversé les siècles, puisqu’en 2010, des chercheurs de l’Université autrichienne d’Innsbruck tentent une explication physiologique: lors d’orages, les importantes modifications du champ magnétique environnant causées par certains éclairs impacteraient aussi les personnes se situant à proximité, créant dans leur cerveau des sortes de «court-circuits» neuronaux résultant en des hallucinations lumineuses. Autrement dit, la foudre en boule observée n’aurait rien de tangible.

Peu convaincus par cette explication, nombreux sont les chercheurs qui pensent que le phénomène est bien réel. D’une réaction nucléaire à l’implication de météorites d’antimatière ou la création de micro-trous noirs entrant en contact avec la Terre: tous les ressorts de la physique ont été mis à contribution pour l’expliquer. Mais très vite, un ingrédient a été proposé, devenu depuis presque incontournable: un plasma.Souvent appelé «quatrième état de la matière», le plasma est un gaz brûlant de particules chargées, où les noyaux des atomes présents et les électrons tournant habituellement autour de ceux-ci, sont totalement dissociés.

Formalisé en 1955 déjà par le Nobel de physique russe Piotr Kapitsa, l’idée qu’un plasma entrait dans la composition de «foudre en boule» a longtemps tenu la route car il semblait tout à fait plausible que la fabuleuse énergie transportée par un éclair (500 mégajoules en moyenne) soit capable de générer un tel plasma dans l’air. Mais un détail crochait: sans énergie pour le maintenir, un plasma s’éteint aussitôt. Or un coup de foudre dure moins d’une milliseconde. Comment donc expliquer la persistance de la foudre en boule pendant quelques secondes.

Il fallait autre chose dans sa «recette».En l’an 2000, John Abrahamson, de l’Université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande, propose dans la revue Nature une nouvelle théorie: lorsque l’éclair frappe le sol, il vaporise lors d’une réaction chimique violente des nanoparticules de silicium (Si), de monoxyde de silicium (SiO) et de carbure de silicium (SiC), autant d’éléments qui composent la terre, le sable et la matière végétale présente. L’onde de choc les propulse en l’air, ce qui forme un «plasma poussiéreux». Mais ce plasma de nanoparticules ne reste pas inerte, puisque ses composants ont tendance à se recombiner (ou, comme disent les scientifiques, s’oxyder au contact de l’oxygène présent dans l’air). Ce processus émet de la lumière, mais s’arrête au bout de quelques secondes, une fois toutes les nanoparticules oxydées.

Ne restait plus qu’à tenter de confirmer cette théorie par une expérience.Plusieurs groupes de physiciens s’y sont attelés. Comme, en 2007, les Brésiliens Antonio Pavão et Gerson Paiva, de l’Université de Pernambuco: en créant un arc électrique entre une pointe et une galette de silicium – ce qui reproduit la foudre –, ils sont parvenus à créer des bulles lumineuses de quelques centimètres de diamètre. Parallèlement, Eli Jerby, à l’Université de Tel-Aviv, procède quasi similairement, avec sa dernière invention, une «perceuse à micro-ondes», soit un dispositif produisant un concentré de micro-ondes pouvant être utilisé comme le foret d’une perceuse.

Dans son laboratoire, il parvient à générer dans un four à micro-ondes une boule flottante et rougeoyante de quelques centimètres de diamètre.

L’affaire se précise encore lorsque James Brian Mitchell, à l’Université de Rennes, propose à Eli Jerby de reproduire son expérience au sein du synchrotron européen ESRF de Grenoble, un gigantesque instrument qui permet de décrire, à l’aide de rayons X, les processus moléculaires ayant lieu à l’intérieur même de la matière. «Nous avons ainsi démontré que la boule de feu [générée avec l’installation israélienne] contenait des nanoparticules et qu’il s’agissait bel et bien d’un plasma poussiéreux», explique James B. Mitchell dans le magazine La Recherche.

Boule de foudre créée dans le laboratoire de Eli Jerby, à l’Université de Tel Aviv

Au final, les expériences brésilienne et israélienne, s’avèrent donc riches en enseignement, mais ne permettent pas de conclure le débat sur l’origine de la foudre en boule, tant elles ont été menées en laboratoire dans des conditions très précises.Pendant les années suivantes, les tenants d’autres théories ont ainsi poursuivi leurs recherches. Plusieurs groupes, surtout au Max-Planck Institut de Garching (Allemagne) et à l’US Air Force Academy, ont fait parler d’eux récemment. Ils sont parvenus à produire une boule de plasma brillante en déclenchant une puissante décharge électrique au-dessus d’un électrolyte, soit un liquide apte à conduire un courant, comme l’eau. Des objets globulaires – nommés plasmoïdes –, dont la durée de vie variait entre une demi et quelques secondes, comme pour la foudre en boule. Intéressant. Mais à nouveau, un argument coince: la foudre en boule n’apparaît pas toujours au-dessus d’une étendue d’eau…

Foudre en boule générée au-dessus d’un électrolyte dans les laboratoires de l’US Air Force Academy

En 2012  Ping Yuan et ses collègues de l’Université Northwest Normal à Lanzhoun (Chine) s’échinaient à vouloir filmer des éclairs naturels pour, aussi, en analyser le spectre électromagnétique à l’aide d’un spectrographe optique, instrument qui permet de détecter quels éléments chimiques composent une source de lumière. Un soir, par un pur hasard, ils parviennent à capturer les images d’un phénomène lié à la foudre : un halo d’environ 5 m de diamètre, qui s’est déplacé sur 15 m, en 1.64 secondes.

Les données fournies par le spectrographe ont trahi la présence de fer, d’azote, d’oxygène et surtout de silicium.

Spectre lumineux de la FEB par l’équipe chinoise en 2014 . Prééminence du silicium .

Spectre lumineux du phénomène mesuré par l’équipe chinoise en 2014: on voit la prééminence du silicium (pic orange)De quoi prouver définitivement la théorie du «plasma poussiéreux»? Très probablement.

source : Olivier Dessibourg

Mais était ce une Foudre en boule ? …. Pas vraiment.