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Le terme « métastable » s'emploie pour caractériser un système qui n'est pas stable en théorie, mais qui paraît tel en raison d'une vitessevitesse de transformation très faible.

Lorsque survient une perturbation extérieure, la transformation peut s'accélérer. Ainsi, un système se trouve dans un état métastable s'il ne se situe pas, dans ces conditions précises, au minimum théorique de son énergieénergie. Un état métastable correspond à un minimum local d'énergie qui n'est pas, lui-même, un minimum global.

La métastabilité en chimie

Pour quitter cet état métastable et évoluer vers un état d'énergie inférieure, il faudra être en mesure d'apporter à un système chimique l'énergie d'activationénergie d'activation nécessaire pour initier une réaction chimique.

Le diamant, par exemple, est qualifié de métastable à température ambiante car il se transforme en graphitegraphite, mais à une vitesse tellement lente qu'elle est inobservable. En revanche, lorsque la température augmente (au-dessus de plusieurs milliers de degrés tout de même), la transformation s'accélère.

Les émulsionsémulsions constituent également des systèmes métastables courants.

L’état 1 correspond ici à un état métastable. La bille y repose dans une apparente stabilité, mais une perturbation peut lui permettre de dépasser l’état 2 pour la conduire vers l’état 3, plus stable que l’état 1. © Georg Wiora, Wikipédia, CC by-sa 3.0

L’état 1 correspond ici à un état métastable. La bille y repose dans une apparente stabilité, mais une perturbation peut lui permettre de dépasser l’état 2 pour la conduire vers l’état 3, plus stable que l’état 1. © Georg Wiora, Wikipédia, CC by-sa 3.0

La métastabilité en physique

En physique nucléaire, on dit qu'un noyau atomique figé dans un état excitéétat excité (pendant un temps qui peut aller de quelques milliardièmes de secondes à plusieurs milliards d'années), se trouve dans un état métastable. C'est l'exemple du thoriumthorium 233 (233Th) qui se forme lorsque le 232Th capture un neutronneutron. La duréedurée de vie de cet état métastable n'est que de 10-15 seconde.

Le phénomène de surfusionsurfusion correspond également à un état métastable de la matièrematière.

D’autres états métastables

Les composés carbonés dont sont faits les êtres vivants, par exemple, sont qualifiés de métastables, tout comme certaines roches métamorphiquesroches métamorphiques issues de phénomènes violents et soudains comme des impacts météoritiques.