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La plasticité géante d’un cristal quantique

Ariel Haziot (LPS, ENS)

Mardi 21 Mai 14h salle de réunion Bat.108 1er étage

Nous avons découvert que les cristaux d’hélium 4 présentent une plasticité géante dans le limite des très basses températures si l’on élimine toutes leurs impuretés. Les cristaux d’hélium de pureté absolue ne résistent pratiquement pas au cisaillement dans une direction particulière, même sous contrainte extrêmement faible (1 nanobar) et au voisinage du zéro absolu (0,01 Kelvin).
Ce phénomène est un exemple spectaculaire de "plasticité" car nous avons montré qu’il est une conséquence du glissement de dislocations coins le long des plans de base de la structure hexagonale compacte. C’est un effet "géant" car l’amplitude de ce glissement est très grande et sans dissipation ce qui réduit l’un des coefficients élastiques d’environ 80% même sous l’effet de contraintes extrêmement faibles (1 nanobar). On notera cependant que, contrairement à la plasticité classique, il s’agit d’un effet réversible.
Il disparaît dès que des traces d’impuretés s’attachent aux dislocations ou si la température augmente au-delà de 0,2 Kelvin ce qui induit des collisions entre les dislocations en mouvement et les phonons thermiques.
Ce dernier phénomène nous a permis de mesurer la densité de dislocations (de 10^4 à 10^6 par cm^2) et leur longueur libre. Cette longueur est très grande (50 à 200 microns) et prouve que les dislocations sont peu connectées, vraisemblablement groupées en sous-joints de faible désorientation.
Des expériences encore plus récentes ont mis en évidence l’existence d’une vitesse limite de déplacement des dislocations en-dessous de laquelle les impuretés suivent le mouvement des dislocations.
Nous tenterons de comparer ce comportement à celui de cristaux classiques.