La superfluidité

Peut-on voir au moins une propriété quantique de la matière à l'oeil nu ? Oui,il suffit de regarder de l'hélium liquide à suffisamment basse température. Je montrerai un liquide qui cesse de bouillir,jaillit en fontaine lorsqu'on le chauffe,s'écoule sans viscosité hors des récipients où l'on tente de l'enfermer (d'où son nom de  superfluide )... J'expliquerai ensuite comment ces propriétés surprenantes ont été associées au comportement collectif quantique des atomes,un phénomène connu sous le nom de  Condensation de Bose-Einstein . Les différents états de la matière correspondent à différents degrés d'ordre ou de désordre. Lorsqu'un liquide cristallise,par exemple,c'est la position des atomes dans l'espace qui s'ordonne. Lorsqu'un fluide devient superfluide c'est leurs mouvements qui deviennent collectifs. De même qu'un superfluide coule sans viscosité,un supraconducteur conduit l'électricité sans résistance. La superfluidité est semblable à la supraconductivité des métaux. Connue depuis 1937 dans l'hélium,la superfluidité a été découverte en 1999 dans différentes vapeurs alcalines. Nous verrons que la rotation d'un superfluide est très particulière,parce que quantifiée. Dans l'hélium comme dans le rubidium,nous montrerons des images de tourbillons quantiques où la vitesse du fluide est reliée à la constante de Planck. Pour conclure,nous décrirons comment la superfluidité peut servir à mesurer la rotation de la terre,et pourquoi l'on pense que l'intérieur des étoiles à neutrons est superfluide.

Disciplines : Physique,Etats de la matière,Mécanique des fluides
Mots-clés : état de la matière,écoulement d'un liquide,conductivité thermique,basse température,viscosité,mécanique des fluides,condensation de Bose-Einstein,mécanique quantique,tourbillon,supraconductivité,hélium,fluide
Type de document : image en mouvement
Type de ressource : lecture
Niveau : higher education
Auteurs ou éditeurs : Sébastien BALIBAR,Mission 2000 en France,Mission 2000 en France