Sébastien Balibar

Séminaire régulier
Laboratoire de Physique Statistique-ENS

Il est clairement paradoxal qu'un solide puisse être superfluide (on dit alors "supersolide"). Bien que différents théoriciens (Reatto, Chester, Andreev et Lifshitz, Leggett.) aient discuté l'existence possible de supersolides dès 1969-70, ce n'est qu'en 2004 que Kim et Chan (Penn State University) ont découvert que l'hélium 4 solide présentait des propriétés de rotation non-classiques semblables à celles d'un superfluide. Ces expériences posent des questions fondamentales et ont déclenché une intense activité tant théorique qu'expérimentale sur la superfluidité éventuelle des solides quantiques ; je tenterai de la résumer rapidement malgré la difficulté de faire une synthèse de travaux souvent contradictoires entre eux. Il est apparu en 2006 que le désordre jouait un rôle essentiel dans les phénomènes observés. En particulier, Rittner and Reppy (Cornell) ont montré qu'un recuit des échantillons d'helium faisait pratiquement disparaître les effets de rotation anormale.

A l'ENS (Paris), nous avons montré que les joints entre grains des échantillons polycristallins permettaient un écoulement superfluide de matière à travers le solide[1]. Les propriétés de mouillage des joints de grains par le liquide sont des phénomènes importants en science des matériaux et nous avons entamé leur étude dans l'hélium 4 solide où ces joints constituent des systèmes quantiques bi-dimensionnels originaux[2]. Toutefois, nous avons aussi montré que , pour expliquer l'ensemble des phénomènes observés, il fallait considérer d'autres types de désordre (dislocations, régions vitreuses ou liquides éventuelles.). Je tenterai donc de faire le point sur l'état actuel de la supersolidité, un phénomène dont on ne comprend toujours pas la nature, objet de controverses animées.

[1] S. Sasaki, R. Ishiguro, F. Caupin, H.J. Maris, and S. Balibar, Science 313, 1098 (2006). [2] S.Sasaki, F. Caupin, and S. Balibar, Phys. Rev. Lett. 99, 205302 (2007)