Service de Physique de l'Etat Condensé

Étude de l'effet Josephson dans l' 3He superfluide
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La cellule expérimentale.

Cette expérience est menée dans notre dispositif ultra-basse températures - inférieures au mK - consacré à l'étude de l'effet Josephson dans l'3He superfluide. La cellule expérimentale est essentiellement constituée d'une boucle formée par un tube rempli d'3He, interrompue par une jonction faible : un réseau de trous de taille sub micrométriques. Le courant dans la jonction dépend de la différence de phase quantique à ses bornes qui, à son tour, dépend de la rotation appliquée au dispositif. Nous pouvons alors, soit mesurer la caractéristique courant phase de la jonction en appliquant une rotation connue (en l'occurrence - la rotation de la Terre), soit détecter les variations de cette rotation lorsque l'on connaît la relation courant-phase. La physique des jonctions Josephson dans l'3He superfluide s'est révélée beaucoup plus riche que prévu. Sans rotation appliquée, par exemple, la phase devrait être nulle et aucun courant ne devrait parcourir la boucle. Et pourtant, après refroidissement de l'état normal à l'état superfluide, nous observons que la différence de phase aux bornes de la jonction assume aléatoirement l'une de deux valeurs séparées par exactement un demi quantum de circulation dans la boucle. Après avoir éliminé plusieurs autres possibilités, nous expliquons ce phénomène par la présence de solitons, dits "cosmiclike", en travers de la boucle. Ces solitons séparent deux volumes de superfluide ayant une différence de phase de p entre eux. Ils ont été envisagés, il y a longtemps, mais passaient pour être instables à l'échelle macroscopique. Utilisé comme gyromètre (pour la mesure de rotations), notre dispositif, qui n'était pas vraiment conçu pour cette application, possède une sensibilité respectable, de l'ordre de 10-7 rad/sec. Pour construire un gyromètre comparable aux meilleurs gyromètres du monde, il nous faudrait passer à l'échelle industrielle. Nous pouvons cependant, avec notre dispositif, étudier les limites fondamentales des gyromètres superfluides. Cette année nous avons installé une nouvelle cellule expérimentale, qui doit nous permettre de gagner au moins un ordre de grandeur en sensibilité. La surface de la boucle de détection est douze fois plus grande que dans la version précédente. De plus, la boucle est formée de deux parties en configuration astatique pour réduire la transmission des vibrations du cryostat au dispositif de lecture.

 

Maj : 05/01/2012 (360)

 

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