Cavitation quantique dans l'helium-4 superfluide

par HADRIEN LAMBARE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de SEBASTIEN BALIBAR.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Nous avons etudie experimentalement la cavitation (c'est-a-dire la nucleation de bulles) dans l'helium-4 superfluide. En utilisant un cryostat a dilution, nous avons obtenu les premieres mesures au-dessous de 800 mk, et jusqu'a 65 mk. La nucleation est declenchee par des impulsions ultrasonores focalisees par un transducteur piezo-electrique hemispherique. Nous avons ainsi obtenu des oscillations de pression negative proches de la limite spinodale de l'helium-4 superfluide (estimee a 9. 5 bars a temperature nulle), ou la compressibilite du liquide devient infinie, et ou la barriere d'energie de nucleation tend vers zero. Les bulles sont detectees par la diffusion de la lumiere d'un laser. Nous avons trouve que la cavitation est un phenomene stochastique jusqu'aux plus basses temperatures, et qu'au-dessous de 600 mk la probabilite de nucleation est independante de la temperature. Ces resultats sont en accord avec l'hypothese qu'a basse temperature la nucleation se fait par effet tunnel quantique macroscopique. De recents modeles de fonctionnelle de densite predisent une transition entre un regime d'activation thermique et un regime quantique (independant de la temperature) vers 200 mk. La difference avec la temperature de transition observee est compatible avec le refroidissement adiabatique local lors de l'oscillation de pression negative. La largeur de la courbe de probabilite de cavitation en fonction de la tension electrique appliquee au transducteur est egalement compatible avec la theorie, une fois tenu compte de la non-linearite de l'onde acoustique. Nous avons egalement etudie la dynamique des bulles en fonction de la pression statique. Nos resultats sont en tres bon accord avec le modele classique de rayleigh-plesset. Nous avons ainsi pu determiner l'energie cinetique initiale des bulles (de 2 a 9 nj), ainsi que le temps experimental (83 ns).


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Informations

  • Détails : 130 p.
  • Annexes : 68 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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