Projet ANR-11-PDOC-0001 – 3D-QuantumV : Etude expérimentale tridimensionnelle d’un fluide quantique : Quelle est la dynamique des vortex quantiques ?
Programme : Retour Post-Doctorants (RPDOC)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Mathieu GIBERT (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-ALPES SECTEUR ALPES)
Partenaires : Institut Neel
Montant : 699800.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Etude expérimentale tridimensionnelle d’un fluide quantique.Quelle est la dynamique des vortex quantiques ?
Qu’est-ce qu’un vortex quantique ?Lorsqu’on liquéfie l’isotope le plus commun de l’hélium à une température inférieure à 2.17K il apparaît une phase fluide très atypique appelée He II. Cette phase est constituée de la superposition d’un fluide normal et d’un superfluide qui interagissent par friction mutuelle entre le fluide et les vortex quantiques qui « portent » la vorticité du superfluide.
Comment étudier les vortex quantiques ?En 2006, une équipe de chercheurs américains a découvert comment piéger des particules micrométriques sur le cœur de ces vortex. Nous pouvons alors en étudier la dynamique grâce à des techniques d’imagerie.Mon projet de recherche propose d’adapter le suivi de particules Lagrangien tridimensionnel, technique de pointe développée en mécanique des fluides classique, à l’étude expérimentale de ces vortex quantiques.
Résumé de la soumission : Lorsqu’on liquéfie l’isotope le plus commun de l’hélium à une température inférieure à 2.17K il apparaît une phase fluide très atypique appelée He II. Cette phase est constituée de la superposition d’un fluide normal et d’un superfluide qui interagissent par friction mutuelle entre le fluide et les vortex quantiques qui « portent » la vorticité du superfluide. En 2006, une équipe de chercheurs américains a découvert comment piéger des particules micrométriques sur le cœur de ces vortex. Nous pouvons alors en étudier la dynamique grâce à des techniques d’imagerie. Mon projet de recherche propose d’adapter le suivit de particules Lagrangien tridimensionnel, technique de pointe développée en mécanique des fluide, à l’étude expérimentale de ces vortex quantiques. Je propose de réaliser une série de montages expérimentaux nous permettant de sonder les propriétés d’entrelacements de vortex quantiques de densité numérique variable. À l’aide de ces montages, nous souhaitons mieux comprendre et modéliser la dynamique de ces vortex quantiques ainsi que les interactions vortex/vortex et vortex/particule en faisant varier la proportion fluide/superfluide.
Résultats : Je propose de réaliser une série de montages expérimentaux nous permettant de sonder les propriétés d’entrelacements de vortex quantiques de densité numérique variable. À l’aide de ces montages, nous souhaitons mieux comprendre et modéliser la dynamique de ces vortex quantiques ainsi que les interactions vortex/vortex et vortex/particule en faisant varier la proportion fluide/superfluide.
Perspectives : Les perspectives de ce projet portent essentiellement sur la dynamique des superfluides utilisés par exemple pour refroidir les aimants supraconducteurs du LHC au CERN. Les résultats que nous pouvons attendre, nous permettront peut être d’optimiser ces circuits de refroidissements. De façon plus générale, l’étude de la « turbulence quantique » (dense enchevêtrement de vortex quantiques) que comporte ce projet pourra par des comparaisons quantitatives avec le cas classique faire avancer nos connaissances sur la turbulence classique qui as de multiples applications dans de nombreux domaines (cela grâce aux différences fondamentales existant aux petites échelles de ces deux écoulements).
Publications et brevets : Work in progress…