L’3He superfluide en conditions extrêmes : de la physique fondamentale aux applications astrophysiques

par Johannes Elbs

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Yuriy Bunkov.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail se décompose en trois parties: dans un premier temps, nous présentons de nouveaux résultats dans le cadre du projet UL TIMA Ce projet vise à utiliser des bolomètres d'3He superfluide pour un détecteur de matière noire. Nous démontrons l'importance de couvrir de deux monocouches d'4He les parois des cellules bolométriques. Nous étudions de même l'influence du champ magnétique sur la calibration au bolomètre. L'observation la plus importante est que la forme des pulses enregistrés varie selon la nature de la particule incidente. Une étude détaillée de ce phénomène est présentée et nous discutons son application à la discrimination d'évènements dans un futur détecteur. Dans une deuxième partie, nous utilisons le même dispositif expérimental pour étudier les propriétés fondamentales de 1'3He. Premièrement, nous mesurons la chaleur spécifique des couches adsorbés d'3He à ultra basses températures en présence d'un champs magnétique. Deuxièmement, la transition rapide de la phase normale vers la phase superfluide est étudiée et interprétée dans le cadre du scénario de Kibble-Zurek de création de vortex. Dans la troisième partie, nous étudions l'influence du confinement de 1'3He dans un aérogel anisotrope sur les états superfluides. Au moyen de techniques RMN, nous testons la prédiction de l'apparition d'une nouvelle phase nommé& "phase polaire" et nous mettons en évidence l'existence d'un nouveau mode de précession.


  • Résumé

    This work is composed of three different parts: in the first part, a long term project on a dark matter d"etector prototype based on superfluid 3He (UL TIMA) is continued, and several precious observations for the operation of a future large detector are presented. The importance of covering the bolometer cell surfaces with 4He, as solid layers of 3He drastically reduce the sensitivity, is demonstrated. The systematic measurement of the influence of the magnetic field on the energy calibration is presented. Most importantly, a difference of the pulse shape for different incident particles has been observed and studied. This possibly provides a powerfu1 discrimination criterion for a future dark matter detector. Ln a second part, the existing setup is used to do measurements on fundamental 3He physics. Firstly, the heat capacity of adsorbed layers of 3He is measured at ultra low temperatures and in the presence of magnetic fields. Secondly, the fast transition from the normal to the superflu id phase after a local heating by a neutron capture reaction js studied. The results are interpreted in terms of the Kibble-Zurek vortex creation scenario. Ln the third part, the influence on the superfluid states of the confinement of 3He in anisotropic aerogel is studied. Using NMR techniques, predictions of the appearance of a new phase labeled polar phase are tested, and evidence for the observation of a new Drecessina mode is Dresented.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (179 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 109 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0226/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS07/GRE1/0226
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