Plasticité quantique et supersolidité
L’équipe de S. Balibar a découvert qu’un cristal d’hélium 4 sans aucune impureté est anormalement mou. Cette plasticité anormale est une conséquence de la grande mobilité de ses défauts, des dislocations qui peuvent se déplacer par effet tunnel quantique sur de très grandes distances (une fraction de millimètre) à grande vitesse (plusieurs mètres par seconde). Une telle mobilité serait impensable dans un cristal classique à basse température car le mouvement des atomes y est complètement gelé. Dans un cristal quantique comme l’hélium solide, où l’agitation des atomes reste grande même près du zéro absolu, le mouvement des défauts est susceptible de diviser la rigidité par dix. Cependant, d’infimes traces d’impuretés (de l’hélium 3) suffisent à empêcher le mouvement des dislocations en s’attachant à celles-ci en dessous de 0,1 Kelvin. Apparemment, c’est ce qui permet à l’hélium 4 solide de passer à l’état “supersolide”, un état de la matière étonnant qui serait à la fois solide et superfluide parce que cette matière pourrait couler sans dissipation le long du cœur des dislocations… mais à condition que celles-ci soient fixes.
S. Balibar, The enigma of supersolidity, Nature 464, 176 (2010). X. Rojas, A. Haziot, V. Bapst, H.J. Maris, and S. Balibar, Anomalous softening of helium 4 crystals, Phys. Rev. Lett. 105, 145302 (2010).
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