Comprendre les causes et les effets de la friction pourrait ouvrir la voie à des explorations de la composition des étoiles à neutrons et de notre univers. Ici sur Terre, les résultats des chercheurs d'Aalto seront inestimables pour réduire la production de chaleur et les problèmes indésirables dans les composants des ordinateurs quantiques.

"Pour l'instant, nous devons étudier le phénomène lui-même plus en profondeur, avant que nous puissions avoir un aperçu suffisamment exhaustif pour être appliqué à la recherche expérimentale et au développement de technologies, " note Jere Mäkinen, chercheur doctorant à l'Université d'Aalto.

Les chercheurs ont fait tourner un conteneur rempli d'isotopes superfluides d'hélium-3 à une température proche du zéro absolu. Le fluide en rotation imite le mouvement des corps solides, créer minuscule, ouragans identiques appelés vortex.

Lorsque les tourbillons sont en mouvement laminaire stable et ordonné à température nulle, par opposition à des turbulences sans cesse chaotiques, il ne devrait y avoir aucun frottement ni moyen pour un vortex de transférer de l'énergie cinétique à son environnement.

C'est pourtant exactement ce que Mäkinen et son superviseur, Dr Vladimir Eltsov, ont maintenant trouvé de se produire.

"Ce que nous soupçonnons d'être une source de friction, ce sont des quasi-particules piégées dans les noyaux des vortex. Lorsque les vortex accélèrent, les particules acquièrent une énergie cinétique qui se dissipe aux particules environnantes et crée une friction, " explique Mäkinen.

« Dans les systèmes turbulents, l'énergie cinétique se dissipe toujours du mouvement des tourbillons, mais jusqu'ici tout le monde pensait que lorsque les tourbillons sont en mouvement laminaire la dissipation d'énergie est nulle à température nulle. Mais il s'avère, ce n'est pas, " poursuit Vladimir Eltsov.

Mäkinen compare la dissipation de la chaleur au fait de secouer une boîte pleine de balles de tennis de table :elles tirent de l'énergie cinétique de la boîte en mouvement et des autres balles rebondissant.

Empêcher les tourbillons de dissiper la chaleur et donc les frottements, aurait, par exemple, améliorer les performances et la capacité de conserver les données dans les composants supraconducteurs utilisés pour construire des ordinateurs quantiques.

Une étoile à neutrons dans un laboratoire – le premier pas vers la compréhension de la turbulence
Le Saint Graal des études sur la turbulence quantique est de comprendre et d'expliquer la turbulence dans les liquides et les gaz de tous les jours. Les travaux de Mäkinen et Eltsov sont un premier pas vers la compréhension du fonctionnement interne des vortex dans les superfluides. De là, on pourrait passer à la compréhension des turbulences dans notre environnement quotidien, dans un état "classique".

Les implications pourraient faire tourner des industries entières. De nouvelles façons d'améliorer l'aérodynamisme des avions et des véhicules de toutes sortes ou de contrôler le flux de pétrole ou de gaz dans les pipelines s'ouvriraient, Juste pour en nommer quelques-uns.

Les mystères de l'univers sont également contenus dans ces expériences. S'est effondré, on pense que les étoiles à neutrons massivement lourdes contiennent des systèmes superfluides complexes. Des problèmes et des anomalies comme des changements soudains de la vitesse de rotation des étoiles, pourrait être causée par des rafales de tourbillons et une dissipation d'énergie similaire à celle maintenant découverte dans les expériences de l'Université Aalto.