Des physiciens ont mis au point une caméra pour capturer l'hélium "l'univers en une goutte"

L'appareil d'étude de l'hélium-3, développé par des physiciens, est constitué de trois composants immergés dans un bain de cet

matériau : source de quasiparticules, source de vortex et chambre. Le système capture l’ombre d’une boule vortex se formant dans un liquide superfluide.

Refroidir l'hélium-3 à basse température dansquelques mK transforment cette substance en un liquide superfluide. Comme le note Vladimir Eltsov, un physicien de l'Université Aalto qui n'a pas participé à l'étude, dans une revue de la publication, en raison de la richesse de la structure interne de l'hélium-3, l'hélium-3 est souvent appelé "l'univers dans une gouttelette". .” Dans l'hélium-3 superfluide, les vapeurs de Cooper forment un vide qui a des propriétés dynamiques inhabituelles, comme un écoulement sans frottement. En revanche, les atomes non appariés forment un liquide de Fermi, un liquide quantique composé de fermions.

La source des quasiparticules dans la création des physiciensest une boîte fermée à l'intérieur de laquelle un dispositif mécanique mobile brise les paires de Cooper en quasi-particules qui s'envolent à travers des trous d'épingle. Étant donné que la température à l'extérieur de la boîte est bien inférieure à la limite de transition superfluide pour l'hélium-3 et que peu de paires de Cooper sont déchirées par les fluctuations thermiques, les quasiparticules sortent du trou en ligne droite, comme des rayons de lumière.

Modèle schématique de l'appareil. Source : Noble et al, examen physique B

Les quasi-particules qui sortent de la boîte tombent dansseconde partie de l'appareil. Dans celui-ci, un circuit filaire semi-circulaire oscillant génère des tourbillons quantiques - des cordes de moins de 100 nm d'épaisseur. Dans ce cas, les quasi-particules qui passent suffisamment près du vortex, en raison de la réflexion d'Andreev, reviennent à la source sous forme de trous. Le reste des particules atteint la chambre : un réseau de diapasons en quartz mesurant cinq par cinq. À la suite de telles manipulations, la caméra capture l'ombre de la bobine vortex.

Dès les premières expériences, les chercheursont constaté que le bord extérieur de la boucle de fil produisait beaucoup plus de tourbillons que l'intérieur, bien que les débits devraient être approximativement les mêmes aux deux extrémités. Cet effet n'a pas encore été expliqué, mais montre que la caméra permettra à l'avenir d'en savoir plus sur les caractéristiques de la turbulence quantique.

Image de couverture : APS/Carin Cain

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