Une conférence de Sébastien Balibar, chercheur au Laboratoire de Physique Statistique de l'École Normale Supérieure de Paris, présentée dans le cadre des séminaires du département de physique de l'École Normale Supérieure de Lyon. Sébastien Balibar évoque de nombreux aspects de la physique de l'hélium liquide (normal ou superfluide) et solide. Il présente quelques propriétés surprenantes des cristaux d'hélium 4, comme la supersolidité.
Mot(s) clés libre(s) : hélium, hélium liquide, superfluide, superfluidité, hélium solide, supersolidité, supersolide, basses températures

"Peut-on voir au moins une propriété quantique de la matière à l'oeil nu ? Oui, il suffit de regarder de l'hélium liquide à suffisamment basse température. Je montrerai un liquide qui cesse de bouillir, jaillit en fontaine lorsqu'on le chauffe, s'écoule sans viscosité hors des récipients où l'on tente de l'enfermer (d'où son nom de " superfluide ")... J'expliquerai ensuite comment ces propriétés surprenantes ont été associées au comportement collectif quantique des atomes, un phénomène connu sous le nom de " Condensation de Bose-Einstein ". Les différents états de la matière correspondent à différents degrés d'ordre ou de désordre. Lorsqu'un liquide cristallise, par exemple, c'est la position des atomes dans l'espace qui s'ordonne. Lorsqu'un fluide devient superfluide c'est leurs mouvements qui deviennent collectifs. De même qu'un superfluide coule sans viscosité, un supraconducteur conduit l'électricité sans résistance. La superfluidité est semblable à la supraconductivité des métaux. Connue depuis 1937 dans l'hélium, la superfluidité a été découverte en 1999 dans différentes vapeurs alcalines. Nous verrons que la rotation d'un superfluide est très particulière, parce que quantifiée. Dans l'hélium comme dans le rubidium, nous montrerons des images de tourbillons quantiques où la vitesse du fluide est reliée à la constante de Planck. Pour conclure, nous décrirons comment la superfluidité peut servir à mesurer la rotation de la terre, et pourquoi l'on pense que l'intérieur des étoiles à neutrons est superfluide."
Mot(s) clés libre(s) : basse température, condensation de Bose-Einstein, conductivité thermique, écoulement d'un liquide, état de la matière, fluide, hélium, mécanique des fluides, mécanique quantique, supraconductivité, tourbillon, viscosité

La tension superficielle de l’eau permet de « coller » en un jet unique des jets d’eau peu éloignés.
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Une boîte de lait concentré vide peut servir à montrer que la pression dans un liquide augmente avec la profondeur.
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Cette expérience montre un liquide remontant sous l’effet de la poussée d’Archimède au milieu d’un autre liquide auquel il n’est pas miscible.
Mot(s) clés libre(s) : densité, masse volumique, poussée d'Archimède, pression, pression atmosphérique, pression dans un liquide, surface minimale, tension superficielle, tpe

On montre, avec un simple tuyau rempli d’eau, que le niveau de l’eau est le même dans les parties ouvertes à l’air libre de récipients reliés par une colonne de liquide ininterrompue.
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Un siphon permet d’extraire par le haut un liquide pour le faire passer d’un récipient supérieur à un récipient inférieur.
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On montre au moyen de deux verres que l’air est invisible mais qu’il occupe un volume.
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Il suffit d’un verre et d’une carte postale pour montrer l’existence de la pression atmos-phérique.
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En soufflant avec des pailles dans deux colonnes de liquide en même temps, on peut montrer que la pression dans un liquide dépend de la hauteur du liquide et de sa masse volumique.
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