Né le 1er août 1945 à Aberdeen, dans l'État de Washington, Douglas Dean Osheroff finissait ses études doctorales à l'université Cornell lorsqu'il découvrit, avec ses directeurs de thèse David Lee et Robert C. Richardson, que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une température de quelque 2 millikelvins. Ce résultat, qui ne peut être compris que dans le cadre de la physique quantique, leur valut de se partager le prix Nobel de physique 1996. Osheroff était devenu professeur à l'université Stanford en Californie en 1987 après quinze ans de recherches dans les laboratoires de la compagnie Bell-A.T.T.
La superfluidité – phénomène spectaculaire d'absence de viscosité d'un liquide – avait été découverte à la fin des années 1930 par le physicien russe Petr Kapitsa pour l'hélium 4, et était comprise comme une condensation de Bose-Einstein. Cette propriété quantique, qui ne sera mise en évidence qu'en 1995 pour des vapeurs de rubidium refroidies à quelque 10—7 K, résulte de l'effondrement de tous les atomes dans l'état de plus basse énergie. Elle n'est possible que si les particules présentes sont en nombres pairs (2 protons, 2 neutrons, 2 électrons pour un atome d'hélium 4). Le cas de l'hélium 3 est différent : si les atomes se combinent en paires, comme les électrons dans la représentation de Bardeen, Cooper et Schrieffer de l'état supraconducteur, les paires pourront se condenser et le caractère superfluide apparaître. La découverte de la superfluidité de l'hélium 3 fut le résultat d'un montage original que les trois chercheurs avaient imaginé dans leur laboratoire de l'université Cornell. L'hélium pouvait y être refroidi jusqu'à quelques millikelvins, sous la forme d'un mélange de glace et de liquide, tandis qu'on mesurait précisément la pression et le volume de l'échantillon. Cette étude révéla l'existence d'une nouvelle phase dont le caractère superfluide fut rapidement démontré par un groupe finlandais.
Bernard PIRE
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