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Théorie en 30 secondes
142 g Extrêmes quantiques
Un superfluide n’a
pas de viscosité ; une
fois mis en rotation,
il tournoiera à l’infini.
TEXTE EN 30 SECONDES
Alexander Hellemans
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
HEIKE KAMERLINGH ONNES
1853 –1926
Physicien hollandais et inventeur
de techniques de réfrigération
qui a étudié le comportement
de la matière à de très basses
températures.
PYOTR KAPITSA
1894–1984
Physicien russe qui a reçu en
1978 le prix Nobel de physique
pour sa découverte de la
superfluidité. Les travaux
parallèles des physiciens
canadiens John Allen et
Don Misener ne leur ont
pas valu une part du prix.
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
LES SUPRACONDUCTEURS
page 140
LE CONDENSAT
DE BOSE-EINSTEIN
page 144
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
L’hélium superfluide est un
vrai Houdini. À cause de
l’absence totale de friction,
il peut déborder du bord
du verre qui le contient et
passer par les trous les plus
infimes (quelques atomes
de diamètre à peine).
L’hélium superfluide a été
utilisé la première fois
pour le refroidissement
du miroir d’un télescope
dans l’espace à l’aide de
l’Infrared Astronomical
Satellite (satellite
astronomique infrarouge),
opérationnel en 1983.
La diffusion de l’hélium
à travers deux prises de
cuivre avait alors maintenu
la température à 1.6 K
(-271,55 °C).
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
La superfluidité est le seul
effet quantique observable
à l’œil nu ; un superfluide
remué va poursuivre
éternellement sa rotation.
LES SUPERFLUIDES
Heike Kamerlingh Onnes a été le
premier physicien à liquéfier l’hélium. En 1911,
il a établi qu’en dessous de 2,17 K (-270,98 °C),
la conduction de la chaleur produite par l’hélium
liquide va en augmentant. On a appelé cette
température « point lambda » à cause de la forme
que prend la courbe de la conductivité de la
chaleur en fonction de la température. Le
phénomène est demeuré un mystère jusqu’en
1938, quand Pyotr Kapitsa, John Allen et Don
Misener ont découvert qu’à une température
inférieure au point lambda, la viscosité de l’hélium
disparaît complètement. L’explication du phénomène a beaucoup à voir avec ce qui cause la
supraconduction dans les métaux. Dans certains
supraconducteurs, les électrons, qui sont des
bosons, s’accouplent et perdent toute résistance
électrique. Les atomes de l’hélium-4 forment un
condensat de Bose-Einstein grâce auquel tous
les atomes partagent une même fonction d’onde
et perdent toute friction mécanique. L’hélium-3,
qui est constitué de fermions, respecte le principe
d’exclusion de Pauli et ne peut donc pas former
de condensat de Bose-Einstein. Pourtant, il peut
lui aussi devenir un superfluide si on le refroidit
à 0,002° au-dessus du zéro absolu (-273,15 °C).
Dans ce cas, l’explication est un mécanisme plus
proche de celui qui provoque la supraconductivité.
Les atomes de l’hélium-3 s’accouplent en alignant
leur aimantation, formant alors des paires qui
sont des bosons.
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Théorie en 30 secondes
142 g Extrêmes quantiques
Un superfluide n’a
pas de viscosité ; une
fois mis en rotation,
il tournoiera à l’infini.
TEXTE EN 30 SECONDES
Alexander Hellemans
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
HEIKE KAMERLINGH ONNES
1853 –1926
Physicien hollandais et inventeur
de techniques de réfrigération
qui a étudié le comportement
de la matière à de très basses
températures.
PYOTR KAPITSA
1894–1984
Physicien russe qui a reçu en
1978 le prix Nobel de physique
pour sa découverte de la
superfluidité. Les travaux
parallèles des physiciens
canadiens John Allen et
Don Misener ne leur ont
pas valu une part du prix.
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
LES SUPRACONDUCTEURS
page 140
LE CONDENSAT
DE BOSE-EINSTEIN
page 144
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
L’hélium superfluide est un
vrai Houdini. À cause de
l’absence totale de friction,
il peut déborder du bord
du verre qui le contient et
passer par les trous les plus
infimes (quelques atomes
de diamètre à peine).
L’hélium superfluide a été
utilisé la première fois
pour le refroidissement
du miroir d’un télescope
dans l’espace à l’aide de
l’Infrared Astronomical
Satellite (satellite
astronomique infrarouge),
opérationnel en 1983.
La diffusion de l’hélium
à travers deux prises de
cuivre avait alors maintenu
la température à 1.6 K
(-271,55 °C).
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
La superfluidité est le seul
effet quantique observable
à l’œil nu ; un superfluide
remué va poursuivre
éternellement sa rotation.
LES SUPERFLUIDES
Heike Kamerlingh Onnes a été le
premier physicien à liquéfier l’hélium. En 1911,
il a établi qu’en dessous de 2,17 K (-270,98 °C),
la conduction de la chaleur produite par l’hélium
liquide va en augmentant. On a appelé cette
température « point lambda » à cause de la forme
que prend la courbe de la conductivité de la
chaleur en fonction de la température. Le
phénomène est demeuré un mystère jusqu’en
1938, quand Pyotr Kapitsa, John Allen et Don
Misener ont découvert qu’à une température
inférieure au point lambda, la viscosité de l’hélium
disparaît complètement. L’explication du phénomène a beaucoup à voir avec ce qui cause la
supraconduction dans les métaux. Dans certains
supraconducteurs, les électrons, qui sont des
bosons, s’accouplent et perdent toute résistance
électrique. Les atomes de l’hélium-4 forment un
condensat de Bose-Einstein grâce auquel tous
les atomes partagent une même fonction d’onde
et perdent toute friction mécanique. L’hélium-3,
qui est constitué de fermions, respecte le principe
d’exclusion de Pauli et ne peut donc pas former
de condensat de Bose-Einstein. Pourtant, il peut
lui aussi devenir un superfluide si on le refroidit
à 0,002° au-dessus du zéro absolu (-273,15 °C).
Dans ce cas, l’explication est un mécanisme plus
proche de celui qui provoque la supraconductivité.
Les atomes de l’hélium-3 s’accouplent en alignant
leur aimantation, formant alors des paires qui
sont des bosons.
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