Helium 4
superfluidité et troisième son
D’abord qu’est ce que le vide?
Pour le physicien, c'est un espace où les particules matérielles sont raréfiées (pression inférieure à celle de l'atmosphère). En fait, le vide a une définition différente dans chaque domaine d'utilisation.
Le meilleur vide que l'on sache réaliser en laboratoire à l’aide des processus d’ionisations et des mesures micro courant vaut 10 -12 Torr (vide propre ou alors ultravide). Dans l'espace situé entre la Terre et la Lune la pression gazeuse descend jusqu'à 10 -13Torr environ et le vide interstellaire s'étend au-dessous de cette valeur. Le vide poussé sera obtenu en deux étapes, une étape dite primaire qui exploitera un principe de pompage et conduira à des pressions réduites de l’ordre de 10 -3 Torr et une étape secondaire utilisant des pompes nécessitant un pré-vidage pour fonctionner et amenant l’enceinte associé à de très basses pressions (10 -8 Torr jusqu’à 10 -15 Torr).On aussi le vide primaire qui est en dessous de 10 -3 Torr et le vide secondaire entre 10 -6 Torr et 10 -7 Torr.
Observons la figure 1. Elle montre les échelles de différentes grandeurs physiques qui représentent la pression d'un gaz ou qui y sont directement liées.
Un gaz est composé de molécules qui se déplacent, se percutent et rebondissent. Plus la pression est faible et plus le trajet parcouru par ces particules entre deux chocs successifs sera grand. La valeur moyenne de cette distance est le libre parcours moyen.
La figure 1 indique, avec la lettre grecque λ (lambda), le libre parcours moyen d'une molécule de l'air en fonction de la pression. La formule suivante indique le libre parcours moyen (en mètres) des molécules dans l'air à 20°C:
Nous allons étudiez les principales méthodes de mesure du vide sur un intervalle qui s’étend de 10 -3 Torr à 10 -18 Torr. Ces mesures ne présentent pas de grandes difficulté quand on est au voisinage de la pression atmosphérique puisque les forces mécaniques sont importantes, par contre aux très basses pressions les forces mécaniques deviennent négligeable et donc ça sera plus difficile à mesurer le vide.
Par la suite on va voir les différentes pompes qui nous permettrons de mesurer le vide.
