Formation de vortex dans l’ 3He superfluide sous irradation de neutrons : un test pour les modèles de formation de cordes cosmiques
Bernard Plaçais (LPMC - ENS, Paris - université de Technologie d’Helsinki)

Jeudi 19 décembre 1996

Selon un mécanisme proposé par T. Kibble et W. Zurek pour la formation de defauts cosmologiques, le refroidissement brutal d’un superfluide à partir de l’état normal doit produire un enchevêtrement de vortex (analogues des cordes cosmiques). La densité de lignes est déterminée par la vitesse de trempe et la longueur de coherence du superfluide.

Par des détentes brutales à travers la ligne-lambda, de fortes densités de vortex ont déjà été observées dans l’4He-II. Des mesures plus précises ont été réalisées recemment à Grenoble et Helsinki qui utilisent l’absorption nucléaire exothermique de neutrons pour chauffer efficacement de petits volumes d’3He-B au dessus de la transition superfluide. Les bulles de liquide normal (rayon 10 micron), en se refroidissant très rapidement (temps < 1micro-seconde), se peuplent d’un réseau dense et aléatoire de vortex lors du passage retour à l’état superfluide.

Par une méthode calorimétrique, l’expérience de Grenoble mesure la part de l’énergie initiale passée dans la pelote, de laquelle est déduite la densité de vortex. L’expérience d’Helsinki, que je décrirai plus en détails, utilise la rotation pour stabiliser les vortex, de sorte qu’ils sont détectés un par un par RMN.

Ces mesures confirment l’idée que des défauts topologiques sont créés lors d’une transition du deuxième ordre rapide, et sont en accord quantitatif avec le mécanisme de Kibble-Zurek.