Physique mercredi 24 juin 2026 2 min
Le liquide qui escalade les parois de son verre
Imaginez un liquide qui grimpe tout seul le long des parois d'un récipient, passe par-dessus le bord et s'écoule à l'extérieur. Ce n'est pas un tour de magie. C'est l'hélium devenu superfluide, l'un des états les plus étranges de la matière.
Un froid qui change tout
L'hélium est un gaz. Refroidissez-le suffisamment et il devient liquide, vers -269 °C. Mais si vous descendez encore un peu, autour de -271 °C, il se transforme en quelque chose de nouveau. Les physiciens appellent ce seuil le point lambda, situé à 2,17 kelvins au-dessus du zéro absolu, la température la plus basse possible.
En dessous de ce point, l'hélium devient un superfluide. Un liquide qui coule sans aucune friction. Versez-le en mouvement dans une coupe, revenez dix minutes plus tard, il tourne encore. Rien ne le freine. Là où un liquide ordinaire perd son élan en se heurtant à lui-même et aux parois, le superfluide, lui, glisse sans résistance.
Le film qui escalade
C'est de cette absence de friction que naît le tour le plus spectaculaire. Sur les parois du récipient se forme un film d'hélium extrêmement mince, à peine 30 nanomètres, soit des milliers de fois plus fin qu'un cheveu. On l'appelle le film de Rollin, du nom du physicien qui l'a étudié.
Beaucoup de liquides ordinaires, comme l'alcool ou le pétrole, grimpent un peu le long des parois sous l'effet de leur tension de surface. L'hélium superfluide fait la même chose, mais rien ne retient sa montée. Le film escalade la paroi intérieure, franchit le bord et redescend à l'extérieur, vidant peu à peu le récipient goutte à goutte, jusqu'à ce que les niveaux s'égalisent. Un récipient ouvert finit ainsi par se vider tout seul.
Le même phénomène produit un autre prodige, l'effet fontaine. Chauffez légèrement un tube fin plongé dans le bain d'hélium, parfois en braquant simplement une lumière dessus, et le superfluide jaillit par le haut comme un jet d'eau.
De la physique à l'échelle de la main
Pourquoi un tel comportement ? Parce que l'hélium superfluide est un effet quantique devenu visible à notre échelle. D'ordinaire, les lois étranges du monde quantique restent cachées dans l'infiniment petit. Ici, des milliards d'atomes se mettent à agir comme un seul, partageant le même état, et le résultat tient dans une éprouvette.
Ce phénomène a été découvert à la fin des années 1930 par plusieurs physiciens travaillant en parallèle. Son explication théorique a valu à Lev Landau le prix Nobel de physique en 1962. Aujourd'hui encore, l'hélium superfluide sert d'outil de laboratoire et de modèle pour comprendre comment la matière s'organise quand le froid pousse la physique dans ses retranchements.
À retenir
- Sous 2,17 kelvins, l'hélium-4 devient un superfluide qui coule sans aucune friction.
- Un film d'environ 30 nanomètres grimpe les parois, franchit le bord et vide le récipient tout seul.
- C'est un effet quantique rendu visible à l'échelle humaine, expliqué par Lev Landau (Nobel 1962).
Les sources
- Strange but True: Superfluid Helium Can Climb Walls Scientific American
- Superfluid helium-4 Wikipedia
- Rollin film Wikipedia
Vérifié le 24 juin 2026 — Faits, températures (2,17 K / −271 °C), film de Rollin (30 nm, nommé d'après Bernard V. Rollin), effet fontaine, Nobel de Landau 1962 et les trois sources vérifiés et exacts ; seul défaut : la comparaison '30 nm = quelques millièmes d'un cheveu' surestime d'environ dix fois (c'est moins d'un millième), donc corrigée.