Les supersolides : réalité ou fiction ?
PartagerImaginez un solide capable de traverser un autre solide comme si de rien n’était. Science-fiction tout droit sortie de X-Men 3 ? C’est la question qui divise la communauté des physiciens de la matière condensée. Prédit en 1969, ce type de solide parent des superfluides a peut être été créé et observé en 2004. Depuis, plusieurs groupes étaient arrivés à reproduire le phénomène observé à ce moment là, mais aucune conclusion définitive n’émergeait encore. De nouvelles mesures, basées sur la diffusion de neutrons dans de l’hélium solide, jettent le doute sur l’apparition d’une phase supersolide dans les expériences menées jusqu’ici.
Diagramme de phase de l'hélium (Crédit : Penn state University).
La découverte de l’état superfluide, avec la supraconductivité en 1913 par Heike Kamerlingh Onnes, a donné lieu à près de 20 prix Nobel de physique. C’est dire si ce phénomène, vraiment mis en évidence en 1938 par Pjotr Kapitsa et manifestant à l’échelle macroscopique les propriétés quantiques du monde microscopique, fascine les physiciens. En 1969, les théoriciens Russes Alexander Andreev et Ilya Liftshitz, prédisaient que dans un solide quantique à très basse température, les lacunes du réseau cristallin obtenu pouvaient s’écouler comme un superfluide. Les atomes dans un tel solide sont en effet si peu liés que ce phénomène foncièrement quantique devait se manifester.
Moses Chan (Crédit : Penn state University).
En 2004, des chercheurs de la Pennsylvania State University, Moses Chan et Eun-Seong Kim, rapportaient avoir bel et bien observé en dessous de 175 milli-Kelvin une phase supersolide dans un solide constitué d’hélium 4. Leur emboîtant le pas, d’autres physiciens des solides réussirent à reproduire leurs résultats mais certaines anomalies mesurées, difficilement explicables en présence d’une véritable phase supersolide, commencèrent à jeter le doute. Soit le mécanisme exact à l’origine de l’état supersolide n’est pas celui théorisé par Andreev et Liftshitz, comme certains théoriciens l’ont proposé, soit les phénomènes observés ne sont pas une véritable signature d’un état supersolide.
Oleg Kirichek a alors entrepris d’étudier de plus près ce qui se passait dans l’hélium refroidi à une centaine de Kelvin, en utilisant avec des collègues la source de neutrons ISI du Rutherford Appleton Laboratory en Angleterre. Ce type de technique est d’un emploi courant pour étudier des transitions de phases liées à des changements d’ordre dans les réseaux cristallins. Les résultats ne sont pas en accord avec un état supersolide reposant sur un gaz superfluide de lacunes atomiques comme dans la théorie de Andreev et Liftshitz.
Le comportement de type supersolide observé par Chan et Kim reste donc inexpliqué et la perplexité des physiciens augmente. Visiblement, d’autres expériences, et probablement aussi d’autres développements théoriques, seront nécessaires avant de comprendre ce qui se passe. Certains parlent par exemple d’un verre superfluide. Ce n’est pas si étrange que ça car, même si le verre habituel nous semble solide, c’est en réalité un liquide.
Ce sujet vous a intéressé ? Plus d'infos en cliquant ici... 
Sur le même sujet
Actualités |
Dossiers |
Liens externes |
Tags |
