Supraconductivité

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1907 Un laboratoire néerlandais dirigé par Kamerlingh Onnes réussit à liquéfier de l'hélium. Il a fallu pour y parvenir, obtenir une température inférieure à - 270°C

Rappel: La plus basse température possible (zéro absolu) est - 273,15°C. Elle est l'origine de l'échelle de température du système international, le kelvin (K):

   0 K = -273,15°C   

Le point de fusion de la glace est donc égal à  0°C = 273,15 K

1911 Heike Kamerlingh Onnes découvre en refroidissant du mercure au-dessous de 4,2K, que sa résistance devient négligeable.

On avait remarqué que la résistance électrique des métaux diminuait régulièrement avec la température. Elle s'annule brusquement au-dessous d'une température critique Tc
Par la suite d'autres matériaux "supraconducteurs" sont découverts (plomb, niobium) mais leur température critique est toujours très basse (6 K)

1939 Meissner et Ochsenfeld observent un effet de lévitation à partir d'un échantillon de plomb supraconducteur: Un aimant placé au-dessus d'une capsule supraconductrice reste en suspension, en lévitation. La présence de l'aimant entraîne dans le supraconducteur un courant de surface qui crée un champ magnétique qui s'oppose à celui de l'aimant  et le repousse.

Ce phénomène de lévitation a été appelé effet Meissner.

1956 Bardeen, Cooper et Schrieffer (B.C.S.) proposent une théorie de la supraconductivité qui leur vaudra le prix Nobel en 1976.
 D'après cette théorie, la supraconductivité est due à la formation de paires d'électrons (appelées paires de Cooper), La température critique maximale indiquée par la théorie est voisine de 28 K.

1985 Alex Müller et Georg Bednorz préparent une céramique supraconductrice dont la température critique est de 31K.
Il obtiennent le prix Nobel en 1987.

C'est alors que les découvertes s'accélèrent. En  1988 on fabrique un oxyde de cuivre, de thallium, de strontium et de calcium dont la température critique est de 125K. Les nouveaux matériaux peuvent être refroidis par l'azote liquide au lieu de l'hélium.

Applications de la supraconductivité

La supraconductivité est utilisée actuellement en médecine avec les SQUID pour dresser des cartes magnétiques du cerveau

Dans un supraconducteur, pas de résistance, donc pas d'échauffement au passage du courant, c'est-à-dire aucune perte d'énergie pour le transport de l'électricité. Actuellement, les pertes d'énergie dans les lignes par effet Joule peuvent atteindre 7 à 10%.
Les accélérateurs de particules, les scanners à RMN nécessitent des champs magnétiques intenses. Des électro-aimants supraconducteurs seraient très utiles.
On peut également envisager la fabrication d'ordinateurs plus puissants, plus rapides.

Pourquoi ne pas imaginer un train en lévitation au-dessus de son rail de guidage, pour éviter les frottements.

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