Une équipe de chercheurs au Royaume-Uni a récemment dévoilé une nouvelle compréhension du comportement du superfluide hélium 3He, un système quantique macroscopique versatile. Cette découverte pourrait avoir des implications significatives dans divers domaines scientifiques.
L’interface entre le monde quantique et l’expérience humaine
Le monde de la physique quantique est souvent perçu comme étant à l’opposé de notre expérience humaine classique. Cependant, cette nouvelle recherche, dirigée par le Dr Samuli Autti de l’Université de Lancaster, cherche à combler ce fossé.
Le Dr Autti, auteur principal de l’étude publiée dans Nature Communications, a déclaré : «En termes pratiques, nous ne savons pas répondre à la question ‘quel est le ressenti lorsqu’on touche à la physique quantique ?’».
Il ajoute : «Les conditions expérimentales sont extrêmes et les techniques compliquées, mais je peux maintenant vous dire comment cela se sentirait si vous pouviez mettre votre main dans ce système quantique.»
Une expérience à la frontière du zéro absolu
Les expériences ont été réalisées à environ un dix millième de degré au-dessus du zéro absolu, dans un réfrigérateur spécial. Les chercheurs ont utilisé un résonateur mécanique de la taille d’un doigt pour sonder le superfluide extrêmement froid.
Lorsqu’il est agité avec une tige, le superfluide 3He transporte la chaleur générée le long des surfaces du contenant. La majeure partie du superfluide se comporte comme un vide et reste entièrement passive.
Un superfluide à deux dimensions
Le Dr Autti explique : «Ce liquide donnerait l’impression d’être bidimensionnel si vous pouviez y plonger votre doigt. La majeure partie du superfluide semble vide, tandis que la chaleur circule dans un sous-système bidimensionnel le long des bords de la masse – en d’autres termes, le long de votre doigt.»
Les chercheurs concluent que la majeure partie du superfluide 3He est enveloppée par un superfluide bidimensionnel indépendant qui interagit avec les sondes mécaniques au lieu du superfluide massif, n’accédant à ce dernier que si une soudaine explosion d’énergie lui est donnée.
En synthèse
En définitive, le superfluide 3He, aux températures les plus basses et aux énergies appliquées, est thermo-mécaniquement bidimensionnel. Cette découverte pourrait redéfinir notre compréhension du superfluide 3He, avec des implications potentiellement importantes dans des domaines aussi variés que la physique des particules, la cosmologie et le traitement de l’information quantique.
Comme le souligne le Dr Autti, «cela redéfinit également notre compréhension du superfluide 3He. Pour le scientifique, cela pourrait être encore plus influent que la physique quantique à portée de main.»
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le superfluide hélium 3He ?
Le superfluide hélium 3He est un système quantique macroscopique versatile qui a des applications dans divers domaines scientifiques, dont la physique des particules, la cosmologie et le traitement de l’information quantique.
Qui a mené cette recherche ?
Cette recherche a été menée par une équipe de chercheurs de l’Université de Lancaster au Royaume-Uni, dirigée par le Dr Samuli Autti.
Quelle est la principale découverte de cette recherche ?
La principale découverte de cette recherche est que le superfluide hélium 3He, aux températures les plus basses et aux énergies appliquées, est thermo-mécaniquement bidimensionnel.
Quelles sont les implications de cette découverte ?
Cette découverte pourrait redéfinir notre compréhension du superfluide hélium 3He et avoir des implications importantes dans des domaines aussi variés que la physique des particules, la cosmologie et le traitement de l’information quantique.
Comment cette recherche a-t-elle été menée ?
Les expériences ont été réalisées à environ un dix millième de degré au-dessus du zéro absolu, dans un réfrigérateur spécial. Les chercheurs ont utilisé un résonateur mécanique de la taille d’un doigt pour sonder le superfluide extrêmement froid.
Autti, S. et al. (2023). Nature Communications.
Article : « Transport of bound quasiparticle states in a two-dimensional boundary superfluid » – DOI: 10.48550/arXiv.2303.16518
Légende illustration principale : Les expériences ont été réalisées à environ 10000e de degré au-dessus du zéro absolu dans un réfrigérateur spécial et ont utilisé un résonateur mécanique de la taille d’un doigt pour sonder le superfluide très froid ; Dr Samuli Autti (à droite) à l’université de Lancaster. Crédit : Mike Thompson
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