Quantum plasticity and dislocation-induced supersolidity

Jean-Philippe Bouchaud; Giulio Biroli

doi:10.1016/j.crhy.2008.11.001

Physics/Statistical physics, thermodynamics

Quantum plasticity and dislocation-induced supersolidity
[Plasticité quantique et supersolidité induite par les dislocations]

Jean-Philippe Bouchaud ^1,² ; Giulio Biroli ³

¹ Science & Finance, Capital Fund Management, 6, boulevard Haussmann, 75009 Paris, France
² Service de physique de l'état condensé, Orme des Merisiers – CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France
³ Institut de Physique Théorique & CNRS URA 2306, Orme des Merisiers – CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 9-10, pp. 1067-1075.

Résumé
Abstract

Nous suggérons qu'en dessous d'une certaine température $T_{J}$ l'énergie libre de créations de paires jogs–antijogs devient négative dans l'He⁴ solide. Le mécanisme physique permettant la création de ces paires est la liberation de lacunes qui initient les cycles de permutation de Feynman dans la masse du solide. En conséquence, les dislocations devraient se déformer et s'allonger, et de ce fait occuper une fraction volumique de plus en plus importante lorsque la température décroit. Ce phénomène devrait conduire à une rigidification du solide en dessous de $T_{J}$ et à l'apparition d'une fraction supersolide non nulle en dessous d'une seconde temperature $T_{c} ⩽ T_{J}$ .

We suggest that below a certain temperature $T_{J}$ , the free energy for the creation of jog–antijog pairs in the dislocation network of solid He⁴ becomes negative. The underlying physical mechanism is the related liberation of vacancies which initiate Feynman's permutation cycles in the bulk. Consequently, dislocations should deform, elongate and occupy an increasingly larger volume at low temperatures. This phenomenon should lead to a stiffening of the solid below $T_{J}$ and possibly to the appearance of a non-zero superfluid fraction at a second temperature $T_{c} ⩽ T_{J}$ .

Reçu le : 2008-07-22
Accepté le : 2008-11-07
Publié le : 2008-11-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2008.11.001

Keywords: Supersolidity, Solid He⁴, Dislocations, Permutation cycles
Mot clés : Supersolidité, He⁴ solide, Dislocations, Cycles de permutation

Affiliations des auteurs :

Jean-Philippe Bouchaud ^{1, 2} ; Giulio Biroli ³

¹ Science & Finance, Capital Fund Management, 6, boulevard Haussmann, 75009 Paris, France
² Service de physique de l'état condensé, Orme des Merisiers – CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France
³ Institut de Physique Théorique & CNRS URA 2306, Orme des Merisiers – CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette cedex, France

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Jean-Philippe Bouchaud; Giulio Biroli. Quantum plasticity and dislocation-induced supersolidity. Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 9-10, pp. 1067-1075. doi : 10.1016/j.crhy.2008.11.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2008.11.001/

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