Refroidissement brutal de l'hélium : ondes, défauts et instant de gel ✛ ✎ ✦
L'hélium-3 superfluide ressemble à une patinoire bondée où les patineurs tournent en synchronie dans une même direction. Un refroidissement brutal, c'est comme un ordre soudain de « figer ». Tout le monde ne s'arrête pas immédiatement : certains se figent, d'autres, par inertie, font un tour de plus. Des ondes parcourent la patinoire et des tourbillons locaux apparaissent — ce sont les défauts. Ce « gel » est étudié grâce à la simulation numérique. L'onde la plus marquante est le mode de Higgs, nommé d'après Peter Higgs : la densité de toute la pellicule oscille comme un tapis tendu. Les idées remontent aux travaux de Lev Landau. Étonnamment, les mêmes équations décrivent la naissance des défauts dans l'Univers en refroidissement après le Big Bang et l'inflation, ainsi que dans les étoiles à neutrons avec leur condensat de Bose-Einstein et dans les supraconducteurs. Ainsi, une fine pellicule d'hélium, via la théorie quantique des champs, relie l'expérience de laboratoire aux cordes cosmiques.
Les défauts qui apparaissent lors du refroidissement rapide de l'hélium sont des analogues miniatures des cordes cosmiques, ces replis hypothétiques de l'espace-temps qui auraient pu surgir juste après le Big Bang.
Des idées similaires sont exploitées en science-fiction, par exemple dans le roman « Éon » de Greg Bear, où des modifications locales du vide quantique engendrent d'étranges anomalies.