Les Défis du CEA n°159 avril 2011
Les Défis du CEA n°159 avril 2011
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°159 de avril 2011

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 20

  • Taille du fichier PDF : 3 Mo

  • Dans ce numéro : au coeur de la supraconductivité.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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6 À la une PLUS D’INFORMATIONS SUR les défis du cea www.cea.fr avril 2011 Lévitation d’un aimant placé au-dessus d’un supraconducteur (de type YBaCUO) refroidi à – 196 °C avec de l’azote liquide dont on aperçoit les gouttelettes. ↖ CNRS Photothèque
La physique quantique à grande échelle La supraconductivité a cela de « magique » qu’elle confère à certains matériaux des propriétés inédites. Alors qu’à température ambiante les matériaux conducteurs opposent toujours une certaine résistance au passage du courant ; certains d’entre eux acquièrent la capacité de conduire parfaitement le courant sans perte d’énergie lorsqu’on les refroidit en dessous d’une température très basse, appelée température critique (Tc). Ces matériaux peuvent également expulser totalement le champ magnétique qui les entoure. Cela peut induire des effets spectaculaires de lévitation du matériau devenu supraconducteur et placé au-dessus d’un aimant (effet Meissnuméro 159 les d éfis du cea PHYSIQUE QUANTIQUE Découverte il y a 100 ans, la supraconductivité n’a pas livré tous ses secrets malgré ses nombreuses applications. Le Graal des physiciens reste de pouvoir maîtriser ce phénomène à haute température critique… État de l’art, non exhaustif, des recherches du CEA en la matière. TEXTE : Aude Ganier AU CŒUR DE LA SUPRACONDUCTIVITÉ Belle surprise de la physique expérimentale, la supraconductivité a été découverte par hasard, par le physicien Heike Kammerlingh-Onnes, il y a tout juste 100 ans… Avec à son actif pas moins de 17 prix Nobel, elle a révolutionné la médecine, bouleversé la physique des particules et ouvert de nouvelles perspectives à la maîtrise de l’énergie de fusion. Les transports, les télécommunications, l’électronique, l’informatique, la géophysique ou encore l’archéologie peuvent également exploiter ses propriétés. Au CEA, nombreuses sont les équipes qui cherchent à percer ses mystères pour développer des instruments et envisager des applications toujours plus performantes… La supraconductivité a cela de « magique » qu’elle confère à certains matériaux des propriétés inédites. ner)… L’état supraconducteur d’un matériau est l’un des rares exemples où la physique quantique s’applique à grande échelle : « Les électrons du matériau vont par paires (paires de Cooper), en utilisant les atomes présents autour d’eux. Portant la même charge électrique, ils se repoussent, mais une faible force attractive, résultant du couplage entre les électrons et les phonons, permet cet appariement. Les paires d’électrons forment alors une onde qui se propage sans subir de collision dans la matière et qui permet une conduite sans perte du courant. Ce phénomène ne peut toutefois se produire qu’à très basse température, lorsque les atomes du matériau ne vibrent pas trop, sinon les paires d’électrons se dissocient », explique Christophe Marcenat, chef de laboratoire au CEA-Inac à Grenoble. Tout réside alors dans la température. Pour la plupart des matériaux, dits supraconducteurs conventionnels, la température critique est proche du zéro absolu (soit 0 K ou – 273 °C) ce qui nécessite un refroidissement à l’hélium liquide très onéreux. Depuis les années 1980, de grands progrès ont été réalisés avec la découverte de supraconducteurs à haute température critique (haut Tc), à base de cuivre (les cuprates) qui ne nécessitent d’être refroidis qu’à 77 K (- 196 °C) avec de l’azote liquide ou de fer (les pnictures). Ce sont les cuprates de mercure qui détiennent actuellement le record de température critique, à pression atmosphérique, à 138 K (- 135 °C). Phonon//Onde (ou quantum) de vibration dans un solide cristallin. 7 » >



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