Une caméra spéciale qui peut voir les détails intimes de l'univers de l'hélium-3

Un croquis latéral de l'expérience avec la configuration d'enchevêtrement la plus probable (pas à l'échelle). Nous éclairons la turbulence créée par le fil avec un flux de quasi-particules émis par l'orifice du radiateur du corps noir. Une fraction de quasi-particules subissent la rétroréflexion d'Andreev et retracent leur chemin en laissant une ombre derrière l'enchevêtrement de vortex. La caméra à quasi-particules détecte la réduction du flux et la distribution des "images" de la turbulence quantique formée par le fil. Les encarts A et B montrent la distribution de l'enchevêtrement résultant en une ombre symétrique :en (A) la turbulence se forme derrière la direction du mouvement du fil, tandis qu'en (B) la turbulence se développe au-dessus et au-dessous du fil. Crédit :Examen physique B (2022). DOI : 10.1103/PhysRevB.105.174515

Une équipe de physiciens de l'Université de Lancaster a développé un système de caméra qui peut être utilisé pour capturer l'ombre d'un échantillon d'hélium-3. Dans leur article publié dans la revue Physical Review B , le groupe décrit son appareil photo, sa technique d'utilisation et les utilisations possibles des images qu'il capture.

L'hélium-3 présente un intérêt particulier pour les physiciens en raison de sa structure interne intéressante, que certains dans le domaine ont décrite comme "l'univers dans une gouttelette". L'une de ses propriétés est qu'il se transforme en superfluide lorsqu'il est refroidi à des températures extrêmement basses. Dans le cadre des efforts de recherche, les physiciens ont trouvé des moyens de le détecter en utilisant des sondes spéciales pour détecter son faible champ magnétique. Ils ont trouvé des moyens de le "toucher" en poussant les choses à travers des échantillons et en mesurant leur impact. Ils ont également découvert qu'il est possible d'entendre certaines de ses caractéristiques à l'aide de microphones spéciaux. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont maintenant développé un moyen de le visualiser avec un système de caméra spécial.

Le système de caméra se composait de trois composants principaux suspendus dans un échantillon d'hélium-3. La première partie du système était une boîte fermée qui servait de source de quasi-particules. Il avait un appareil qui cassait les paires de Cooper en quasi-particules, qui sortaient de la boîte via un petit trou à une extrémité. En raison des différences de température, les quasi-particules ont volé directement hors de la boîte et dans la deuxième partie du système. Cette deuxième partie consistait en une boucle de fil vibrant qui créait des tourbillons d'hélium-3 entre la source; la troisième partie du système, la caméra, est un réseau 5 x 5 de diapasons à quartz.

Pour créer une image, des quasi-particules ont été tirées de la source dans les tourbillons. Les quasi-particules qui se sont déplacées à proximité d'un vortex ont été réfléchies sous forme de trous vers la source. Les quasi-particules qui ne passaient pas suffisamment près d'un vortex se dirigeaient vers la caméra. Le résultat final était une ombre de l'enchevêtrement de vortex capturé par le réseau de caméras. + Explorer plus loin