Dans l'hélium superfluide, un vortex ressemble à une tornade dans une bouteille, mais au lieu d'eau, c'est un liquide quantique qui s'écoule sans frottement. Un tel vortex ne se dissipe pas de lui-même, donc la question de savoir où va son énergie est restée longtemps ouverte. Aujourd'hui, des physiciens ont enfin vu la réponse : le vortex émet un quantum de son, un roton.
Dans l'expérience, un vortex unique a été accroché à une nanofil, un minuscule diapason oscillant dans l'hélium liquide à une température de 10 millikelvins (soit 30 fois plus froid que dans l'espace interstellaire). Lorsqu'on accélérait le vortex, à une certaine vitesse il commençait à perdre de l'énergie. La perte mesurée par cycle correspondait exactement à l'énergie nécessaire pour créer un roton. Le vortex ne se contente donc pas de ralentir : il émet une particule de son.
Cette découverte résout une vieille énigme : comment la turbulence s'atténue dans un liquide sans viscosité. Dans l'hélium superfluide, il n'y a pas de frottement, donc le mécanisme classique (transformation de l'énergie en chaleur) ne fonctionne pas. À la place, l'énergie sert à créer des rotons — et cela est maintenant confirmé par une mesure directe.
Un tel mécanisme pourrait également fonctionner dans d'autres liquides quantiques, par exemple dans les étoiles à neutrons, où la matière est dans un état superfluide. Comprendre comment les vortex perdent de l'énergie aide à modéliser la rotation de ces étoiles et à prédire leur comportement.
Le roton est un quantum de son qui a un « prix minimum » : pour le créer, il faut dépenser de l'énergie, comme si le son ne pouvait pas être plus faible qu'un certain niveau.
Dans le roman de Larry Niven « Les arbres intégraux », les vortex superfluides dans les étoiles à neutrons contrôlent la météo — nous savons maintenant qu'ils peuvent effectivement perdre de l'énergie via les rotons.