Supersolidité et Plasticité Quantique
Xavier Rojas (LPS)

Infos Complémentaires

en salle de conférence E244 / Conf IV

Mardi 20 décembre à 14 h

Résumé :

Un supersolide est un solide élastique bien qu’en partie superfluide. La supersolidité, mise en
évidence expérimentalement dans l’hélium 4 en 2004, semble paradoxale et reste controversée. Par
ailleurs, en dessous de 200 mK où la supersolidité apparaît, le module de cisaillement augmente.
Ces deux propriétés sont très dépendantes du désordre cristallin et la température de la transition
dépend de la concentration en impuretés ^3He même en dessous du ppb.

Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés mécaniques de monocristaux ^4He dans la limite
d’une extrême qualité et pureté cristalline. Nous avons réalisé des cavités acoustiques permettant,
à l’aide de transducteurs piézoélectriques, de mesurer la résonance acoustique de cristaux ^4He
dont l’orientation est mesurable optiquement. Nos résultats montrent que les dislocations sont
responsables de l’anomalie des coefficients élastiques et que le piégeage par les impuretés ^3He
à basse température explique la variation de rigidité des cristaux. Cette variation est parfois
très importante (\sim 86 %) et implique le déplacement de lignes de dislocations sur des distances
macroscopiques à des vitesses relativement importantes. Nous avons aussi réalisé des mesures du
moment d’inertie de cristaux ^4He dans un oscillateur de torsion transparent. Les monocristaux
présentent une anomalie de rotation qui s’interprète davantage comme une anomalie élastique
que par l’apparition de la supersolidité. Nos résultats illustrent principalement la remarquable
plasticité quantique des cristaux ^4He.

Abstract :

A supersolid is an elastic solid which is partly superfluid. Supersolidity which has been experimentally
observed in ^4He in 2004, seems paradoxical and is still controversial. Below 200 mK where
supersolidity occurs, the shear modulus increases. Both properties are disorder dependent and the
transition temperature depends of ^3He impurity concentration even for concentration as low as a
ppb.

In this thesis, we have studied ^4He single crystals mechanical properties, in the limit of extreme
quality and purity. We have built acoustic cavities with piezoelectric transducers, allowing measurements
of acoustic resonances in ^4He single crystals. In which we measure optically the crystalline
orientation. Our results show that dislocations are responsible for the elastic coefficients anomaly.
They show that the pinning of dislocations by ^3He impurities at low temperature explains the
rigidity change of crystals. The change in the elastic coefficient can be as large as \sim 86 % and
must involve the motion of dislocation lines along macroscopic distances at relatively large velocity.
Also we have measured the moment of inertia of ^4He crystals in a transparent torsional oscillator.
Single crystals show a rotation anomaly which is more consistent with an elastic anomaly than
with a supersolid scenario. Our results illustrates principally the remarkable quantum plasticity
of ^4He crystals.

en salle de conférence E244 / Conf IV