Ici, on arrive à atteindre les températures les plus basses du monde ! », annonce fièrement Yuriy Bunkov, directeur de recherche à l'Institut Néel du CNRS à Grenoble, en désignant la machine à l'origine de cette prouesse. Le réfrigérateur en question peut en effet refroidir l'hélium-3¹ à moins de 0,0001 kelvin, autrement dit friser le zéro absolu² ! Or à cette température, l'hélium-3 se métamorphose : il passe d'un état liquide à un état superfluide, ce qui modifie son comportement et ses propriétés (il s'écoule par exemple sans aucune résistance). C'est justement cet état si particulier que Yuriy Bunkov étudie depuis plus de vingt ans, et qui lui vaut aujourd'hui de recevoir le prix Fritz London, la plus haute distinction dans le domaine des basses températures.
Yuriy Bunkov est étudiant à l'Institut Kapitsa de Moscou quand il entend parler de l'hélium-3. « J'étudiais la résonance magnétique nucléaire (RMN)³ des cristaux de manganèse. Immédiatement, j'ai pensé que mes méthodes avaient un intérêt pour l'hélium-3. » Soutenu par Petr Kapitsa, découvreur de la superfluidité, le jeune chercheur se lance dans la construction d'un congélateur à ultra-basse température. Avec son équipe, il arrive à obtenir de l'hélium-3 superfluide et observe, « par hasard », un changement de comportement magnétique des atomes d'hélium au moment où l'élément devient superfluide. Cette variation concerne plus précisément le spin des noyaux, c'est-à-dire la façon dont ces petits aimants nucléaires tournent et s'orientent dans l'espace. Yuriy Bunkov vient de découvrir la superfluidité de spin. Nous sommes en 1984.
Dès lors, le physicien est rapidement hissé au rang de spécialiste de l'hélium-3, dont il étudie notamment le passage à l'état superfluide grâce à la fameuse RMN. En 1989, il est invité à l'université de Lancaster pour des études à des températures encore plus basses : le laboratoire anglais est alors le seul à atteindre 0,0001 kelvin. Mais l'université Joseph Fourier de Grenoble souhaite également se doter d'un cryostat aussi performant, et sollicite rapidement notre chercheur. Il ne regrette pas son choix, lui qui semble avoir retrouvé l'ambiance et les montagnes de Stavropol, sa ville natale en Russie : « Quand je travaille en Angleterre ou en Allemagne, j'ai rapidement le mal du pays. Ici en France, je me sens vraiment bien », confie-t-il. Le succès est au rendez-vous, de même que la machine tant espérée : « Je l'ai construite en me basant sur celle de Lancaster. Mais il y a des innovations, quelques petits “trucs” en plus ! », souligne le chercheur avec malice. « Nous avons obtenu les mêmes résultats et peut-être dépassé le record de froid. Mais pour l'instant, aucun appareil ne peut mesurer des températures inférieures à 0,0001 kelvin. » Si de telles températures n'existent pas dans la nature, elles permettent d'étudier les réactions de la matière et de mieux comprendre les lois de l'Univers. Un exemple récent : Yuriy Bunkov et ses collègues ont découvert que lorsque des particules cosmiques traversent une petite cuve d'hélium-3 superfluide à 0,0001 K, elles laissent une trace suffisamment précise pour qu'on les identifie. « Nous allons réitérer l'expérience à grande échelle pour essayer de déceler la matière noire, autrement dit la masse manquante de l'Univers », raconte le chercheur avec une réelle excitation.
Nommé directeur de recherche en 1995, Yuriy Bunkov prend toujours autant de plaisir à « jouer avec l'inconnu ». Une des raisons sûrement qui l'ont conduit jusqu'au prix Fritz London, dont on sait que les lauréats ont souvent été nobélisés par la suite. « Pour l'hélium-3 et le transport de spin, je ne pense pas gagner le prix Nobel. Mais si je trouve la matière noire, là c'est sûr, je l'aurai ! », répond Yuriy Bunkov amusé.

Laurianne Geffroy