Surprise ! Il suffit de 6 atomes pour obtenir un superfluide quantique

Laurent Sacco, Journaliste
·2 min de lecture

Homo sapiens est familier des transitions de phase depuis son arrivée dans la biosphère terrestre et l’on sait bien qu’Empédocle, le philosophe, poète, ingénieur et médecin grec du Ve siècle av. J.-C. — qui vivait en  Sicile et qui fut célébré par Hölderlin — faisait des quatre éléments (le Feu, l'Air, la Terre, l'Eau) les constituants de toutes choses.

Il a toutefois fallu attendre la fin du XIXe siècle et le début du XXe pour que l’on commence à comprendre vraiment et à modéliser mathématiquement ces états de la matière ainsi que le passage de l’un à l’autre. Il aura fallu pour cela dans un premier temps que Boltzmann et Gibbs développent la théorie cinétique des gaz et la thermodynamique statistique. D’autres transitions de phase sont aussi étudiées à ce moment-là par les physiciens, celle concernant l’aimantation d’un corps ferromagnétique avec la température et, tout particulièrement, celles concernant la supraconductivité et la superfluidité qui ne pourront pas être comprises sans l’avènement de la mécanique quantique.


Une présentation de la superfluidité. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © BBC

Prenons le cas de la superfluidité. Ce sont les physiciens J.F. Allen et A.D. Meisener à Cambridge et, indépendamment et surtout à Moscou, le physicien Piotr Kapitza, qui font sa découverte en 1937. Elle vaudra à ce dernier le prix Nobel de physique en 1978 ; du temps de Staline, son aura sera suffisante pour faire revenir des camps staliniens le génial Lev Landau et lancer la création du mythique Moscow Institute of Physics and Technology.

Kapitza ne s’y était pas trompé, il faudra la phénoménale maîtrise de la mécanique quantique de Landau pour percer les secrets fondamentaux de la transition de phase...

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