FROID, physique

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Médias de l’article

Le Frigorifique

Le Frigorifique
Crédits : AFF/ D.R.

photographie

Méthanier

Méthanier
Crédits : Hulton Getty

photographie


Deux états paradoxaux : supraconductivité et superfluidité

L'état supraconducteur fut découvert en 1911 par Kamerlingh Onnes au cours d'une expérience où il étudiait l'effet des très basses températures, que venait de lui rendre accessible la liquéfaction de l'hélium, sur la conductivité électrique des métaux. À 4,19 K, la résistance au courant électrique du mercure devient nulle, c'est-à-dire indécelable à quelque précision que ce soit. Cet effet spectaculaire et totalement inattendu est en fait assez répandu, et de nombreux métaux le manifestent à très basse température. Outre cette perte totale de résistivité, l'état supraconducteur présente un comportement magnétique spécifique : aucun champ magnétique ne peut pénétrer dans un supraconducteur tant que le champ magnétique appliqué n'atteint pas une valeur critique au-delà de laquelle l'état supraconducteur cesse. Chaque supraconducteur est ainsi caractérisé par une température critique d'apparition de la supraconductivité et par un champ magnétique critique de disparition de celle-ci.

Il a fallu près de cinquante ans pour qu'une explication satisfaisante du phénomène soit proposée, par John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer (1957) : leur théorie, dite B.C.S., repose sur l'idée que les électrons qui assurent normalement la conduction électrique s'associent deux à deux, de vitesse et de moment magnétique opposés ; la paire ainsi formée a une vitesse et un moment magnétique globalement nuls, constituant ainsi un état fortement ordonné. Celui-ci ne peut pas être perturbé par les défauts qui, normalement, dévient les électrons et sont responsables de la résistivité électrique, d'où l'état de conducteur parfait.

La liste des corps susceptibles de devenir supraconducteurs a, depuis lors, considérablement augmenté. Des alliages, des oxydes, présentant des températures et des champs critiques de plus en plus élevés, permettent aujourd'hui d'envisager des applications allant des p [...]

1 2 3 4 5

pour nos abonnés,
l’article se compose de 7 pages




Écrit par :

Classification


Autres références

«  FROID, physique  » est également traité dans :

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 756 mots

Dans le chapitre « La recherche de la condensation de Bose-Einstein »  : […] Plusieurs équipes scientifiques avaient entrepris une recherche de longue haleine pour mettre en évidence cette condensation dans des conditions proches de celles d'un gaz parfait. Pionniers dans cette véritable quête du Graal, Dan Kleppner et ses collaborateurs au M.I.T. avaient choisi l'hydrogène comme particule à condenser. En effet, les atomes d'hydrogène soigneusement préparés, avec leurs sp […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/condensation-de-bose-einstein/#i_70700

CORNELL ERIC A. (1961- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 404 mots

Physicien américain, co-lauréat avec Carl Wieman et Wolfgang Ketterle du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du premier condensat de Bose-Einstein. Né le 19 décembre 1961 à Palo Alto (Californie), Eric A. Cornell est le fils d'un professeur de génie civil au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) de Cambridge (États-Unis). Après avoir commencé ses études supérieures en physique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eric-a-cornell/#i_70700

GIAUQUE WILLIAM FRANCIS (1895-1982)

  • Écrit par 
  • Georges BRAM
  •  • 359 mots

Physico-chimiste américain né à Niagara Falls (Canada), mort à Berkeley (Californie). William Francis Giauque soutient en 1922 sa thèse de doctorat à l'université de Berkeley, où il effectuera toute sa carrière scientifique : il y est nommé assistant en 1922, professeur la même année, et y prend sa retraite en 1962. Théoricien de talent et excellent expérimentateur, Giauque va appliquer avec succè […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/william-francis-giauque/#i_70700

KAMERLINGH ONNES HEIKE (1853-1926)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 371 mots

Né le 21 septembre 1853 à Groningue (Pays-Bas), Heike Kamerlingh Onnes était issu d'une famille de riches marchands et industriels. Après des études à l'université de Groningue, interrompues par un séjour de trois semestres à Heidelberg où il côtoya Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff, il soutint sa thèse de doctorat en 1879 sur « de nouvelles preuves de la rotation axiale de la Terre ». Après quelq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/heike-kamerlingh-onnes/#i_70700

KETTERLE WOLFGANG (1957- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 322 mots

Physicien allemand, colauréat avec Eric Cornell et Carl Wieman du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 21 octobre 1957 à Heidelberg, Wolfgang Ketterle a effectué ses études supérieures à l'université de Heidelberg puis à l'université technique de Munich. Il fait ses premières recherches sur l'analyse expérimentale des semiconducteurs par spectroscopi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-ketterle/#i_70700

LEE DAVID (1931- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 362 mots

Né le 20 janvier 1931 à Rye, dans l'État de New York, David Lee fit ses études supérieures à Harvard puis à l'université du Connecticut ; il soutint sa thèse en 1959 à l'université Yale et rejoignit aussitôt l'université Cornell où il effectua toutes ses recherches. Avec son collègue Robert C. Richardson et leur étudiant Douglas Osheroff, ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-lee/#i_70700

OSHEROFF DOUGLAS DEAN (1945- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 364 mots

Né le 1 er  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 millikelv […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/douglas-dean-osheroff/#i_70700

RICHARDSON ROBERT COLEMAN (1937-2013)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 346 mots

Né le 26 juin 1937 à Washington, Robert Coleman Richardson soutint sa thèse de doctorat en 1966 à l'université Duke en Caroline du Nord et devint professeur à l'université Cornell en 1967. Avec son collègue David Lee et leur étudiant Douglas Osheroff, ils découvrirent en 1972 que l'hélium 3, isotope d'hélium dont le noyau contient deux protons mais un seul neutron, devient superfluide à une tempé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-coleman-richardson/#i_70700

SUPERFLUIDITÉ

  • Écrit par 
  • Sébastien BALIBAR
  •  • 5 817 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Principales étapes de la superfluidité »  : […] L'existence de la superfluidité a été simultanément découverte en décembre 1937 par deux équipes de chercheurs qui étudiaient l'hélium liquide à très basse température, en dessous de 2,2 kelvins (2,2 K = – 271  0 C ; 0 K = – 273,15  0 C) : celle de John F. Allen à Cambridge (Royaume-Uni) et celle de Piotr L. Kapitsa à Moscou (URSS) [Balibar, 2007]. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/superfluidite/#i_70700

SUPRACONDUCTIVITÉ

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON, 
  • Jérôme LESUEUR, 
  • Pierre NÉDELLEC
  •  • 4 775 mots
  •  • 10 médias

La résistance électrique de certains conducteurs devient brutalement inférieure à toute valeur mesurable au-dessous d'une certaine température  T c dite température critique . On dit qu'il y a transition du conducteur de l'état normal (noté N) à l'état supraconducteur (noté S) . Dans un conducteur à l'état S, un courant électrique peut donc circuler […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/supraconductivite/#i_70700

THERMODYNAMIQUE (notions de base)

  • Écrit par 
  • Bernard DIU
  •  • 6 108 mots

Dans le chapitre « Le troisième principe et le principe zéro »  : […] Les premier et deuxième principes ont pendant longtemps joué le rôle primordial de postulats de la théorie physique qu'est devenue avec eux la thermodynamique. Ils le restent dans certaines présentations de cette théorie, et sont en tout cas le point de départ de la plupart des applications. Pourtant, l'évolution des techniques expérimentales et la recherche d'une plus grande cohérence théorique o […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/thermodynamique-notions-de-base/#i_70700

WIEMAN CARL E. (1951- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 403 mots

Physicien américain, co-lauréat avec Wolfgang Ketterle et Eric Cornell du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du condensat de Bose-Einstein. Né le 26 mars 1951 à Corvallis (Oregon), petit-fils d'un professeur de théologie à l'université de Chicago, Carl E. Wieman passe la plus grande part de sa jeunesse dans les grandes forêts de l'Oregon où ses parents, après des études universitaires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/carl-e-wieman/#i_70700

Voir aussi

Pour citer l’article

Jean MATRICON, Georges WAYSAND, « FROID, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/froid-physique/