La principale différence entre la superfluidité et la supraconductivité est que la superfluidité est le flux d'atomes d'hélium 4 dans un liquide, tandis que la supraconductivité est le flux d'une charge d'électron à l'intérieur d'un solide.
Les termes superfluidité et supraconductivité sont des phénomènes liés d'écoulement sans résistance, mais ils décrivent ces écoulements pour différents systèmes.
Qu'est-ce que la superfluidité ?
La superfluidité est une propriété caractéristique d'un fluide de viscosité nulle et capable de s'écouler sans aucune perte d'énergie cinétique. Si on agite un superfluide, il a tendance à former des tourbillons qui continuent de tourner indéfiniment. Nous pouvons observer une superfluidité se produisant dans deux isotopes de l'hélium: l'hélium-3 et l'hélium-4. Nous pouvons liquéfier ces deux isotopes en les refroidissant à une température cryogénique.
La superfluidité est une propriété de divers autres états exotiques de la matière relevant de l'astrophysique, de la physique des hautes énergies et de la gravité quantique. La théorie de la superfluidité a été développée par le physicien soviétique Lev Landau avec Isaak Khalatnikov. Cependant, ce phénomène a été découvert à l'origine par Pyotr Kapitsa et John F. Allen dans l'hélium liquide.
Figure 01: L'hélium liquide est superfluide
Quand on considère l'hélium-4 liquide, sa superfluidité se produit à une température très élevée par rapport à celle de l'hélium-3. Cela est principalement dû au fait qu'un atome d'hélium-4 est une particule de boson, en raison de son spin entier, tandis qu'un atome d'hélium-3 est une particule de fermion qui ne peut former des bosons que par appariement avec lui-même à basse température. De plus, la superfluidité de l'hélium-3 a servi de base au prix Noble de physique en 1996.
Qu'est-ce que la supraconductivité ?
La supraconductivité est un phénomène quantique dans lequel certains matériaux présentent une conductivité élevée à des régimes magnétiques et thermiques particuliers. Ce phénomène a été découvert par Onnes en 1911. Cependant, il n'y avait pas de théorie microscopique cohérente qui pourrait décrire pourquoi la supraconductivité se produit au moment de la découverte. Cependant, Bardeen et Cooper ont publié un article énonçant les fondements mathématiques de la supraconductivité conventionnelle.
La découverte de la supraconductivité s'est produite lors de l'étude des propriétés de transport du mercure (Hg) à basse température. Onnes a découvert qu'en dessous de la température de liquéfaction de l'hélium (à environ 4,2 K), la résistivité du mercure tombe soudainement à zéro. Mais on s'attendait à ce que la résistivité atteigne zéro ou diverge à une température nulle mais ne disparaisse pas soudainement à une température finie. Cette disparition a indiqué un nouvel état fondamental et a été découverte comme une propriété de la supraconductivité.
Quelle est la différence entre la superfluidité et la supraconductivité ?
La superfluidité est une propriété caractéristique d'un fluide ayant une viscosité nulle et capable de s'écouler sans aucune perte d'énergie cinétique. La supraconductivité est un phénomène quantique dans lequel certains matériaux présentent une conductivité élevée à des régimes magnétiques et thermiques particuliers. La principale différence entre la superfluidité et la supraconductivité est que la superfluidité est le flux d'atomes d'hélium 4 dans un liquide, tandis que la supraconductivité est le flux de charge électronique à l'intérieur d'un solide.
L'infographie suivante explore la différence entre la superfluidité et la supraconductivité sous forme de tableau.
Résumé - Superfluidité vs supraconductivité
La superfluidité est une propriété caractéristique d'un fluide ayant une viscosité nulle et capable de s'écouler sans aucune perte d'énergie cinétique. La supraconductivité est un phénomène quantique dans lequel certains matériaux présentent une conductivité élevée à des régimes magnétiques et thermiques particuliers. La principale différence entre la superfluidité et la supraconductivité est que la superfluidité est le flux d'atomes d'hélium 4 dans un liquide, tandis que la supraconductivité est le flux de charge électronique à l'intérieur d'un solide.
