L'hélium trois polarisé : un « nouveau » fluide quantique ?

Abstract
We study the physical properties of a 3He fluid, in which all nuclear spins are parallel to each other (fully polarized 3He). At low temperatures, significant differences can exist between this polarized fluid and normal 3He. The origin of these differences is purely quantum mechanical and arises from the Pauli exclusion principle. At low densities, only the transport properties of the gas are modified. At higher densities, the equilibrium properties (virial coefficients) are also changed by the nuclear polarization. We also predict changes of the liquid-vapour or liquid-solid equilibrium pressures, as well as modifications of the 3He-4He mixture phase diagram. This article gives a preliminary theoretical study of these new effects. Experimental prospects are briefly discussed.

Résumé
Un fluide de 3He dont tous les spins nucléaires sont parallèles (fluide totalement polarisé) est un système quantique dont les propriétés à basse température peuvent être très différentes de celles du fluide de 3He normal (non polarisé). L'origine des modifications attendues est purement quantique et tient au principe d'exclusion de Pauli. A faible densité, seules les propriétés de transport du système sont modifiées. A plus forte densité, les propriétés d'équilibre du gaz (coefficients du viriel) sont elles aussi affectées par la polarisation nucléaire. On prévoit également des effets sur la pression d'équilibre liquide-vapeur, celle d'équilibre liquide-solide, certaines modifications des propriétés des mélanges liquides 3He- 4He. Cet article est consacré à une étude théorique préliminaire de ces effets nouveaux. Certaines méthodes expérimentales qui permettraient d'obtenir de l'hélium polarisé sont brièvement discutées.