SUPRACONDUCTIVITÉ

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La lévitation magnétique des supraconducteurs

L’effet Meissner, du nom de son découvreur en 1933, est une propriété remarquable des matériaux supraconducteurs qui désigne le phénomène d’expulsion du champ magnétique de l’intérieur de ceux-ci.

On classe les corps en deux catégories selon leurs propriétés magnétiques. Les paramagnétiques et les ferromagnétiques, comme le fer (Fe), s’aimantent dans la direction du champ extérieur qu’on leur applique, et les corps ferromagnétiques sont attirés par les aimants. Les corps diamagnétiques s’aimantent dans le sens inverse du champ extérieur et sont repoussés par les aimants. Si le champ magnétique intérieur de matériaux diamagnétiques atteint 0, on dit qu’ils sont des diamagnétiques parfaits.

Lorsqu’on place un cylindre supraconducteur (en plomb, par exemple) dans un champ magnétique extérieur H, la mesure du champ magnétique B à l’intérieur du cylindre donne 0. Il s’agit donc d’un diamagnétique parfait.

Si l’on place maintenant un échantillon supraconducteur au-dessus d’un aimant, la pesanteur est compensée par la répulsion magnétique liée à l’expulsion du champ magnétique intérieur B du matériau supraconducteur : l’échantillon flotte. Ce phénomène est appelé « lévitation magnétique ».

Lévitation magnétique

Photographie : Lévitation magnétique

Photographie

Un aimant est placé au-dessus d'une pastille d'un cuprate supraconducteur de type YBaCuO (yttrium, baryum, cuivre, oxygène) refroidie dans de l'azote liquide à – 196 0C. Ce phénomène appelé lévitation magnétique est la conséquence de l'effet Meissner, qui consiste en l'expulsion du champ... 

Crédits : Julien Bobroff/CNRS Photothèque

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Leur comportement vis-à-vis du champ magnétique extérieur sépare les supraconducteurs en deux catégories. Le plomb est un exemple de supraconducteur de type I. Le champ magnétique interne du plomb à l’état supraconducteur est expulsé jusqu’à un champ appliqué extérieur maximum Hc (dit champ critique), atteignant la valeur 5 × 10–2 tesla (T ; unité d’induction magnétique) pour le plomb à 4 K. La valeur de Hc décroît quand la température T augmente et s’annule lorsqu’elle atteint la valeur Tc.

Pour certains alliages supraconducteurs, dits de type II, comme le niobium-titane (NbTi), le comportement magnétique est différent, ainsi que l’a observé Lev W. Shubnikow en 1930. Dans ces matériaux, le champ magnétique extérieur H commence à pénétrer ce type de matériau supraco [...]


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Première mise en évidence de la supraconductivité

Première mise en évidence de la supraconductivité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Lévitation magnétique

Lévitation magnétique
Crédits : Julien Bobroff/CNRS Photothèque

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Lev Landau

Lev Landau
Crédits : Fox Photos/ Getty Images

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Réseau triangulaires de vortex

Réseau triangulaires de vortex
Crédits : source «Observation of vortex structure in MgB2 single crystals by Bitter decoration technique», L. Ya. Vinnikov, J. Karpinski, S. M. Kazakov, J. Jun, J. Anderegg, S. L. Bud'ko, and P. C. Canfield, 2002, arXiv.org

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Écrit par :

  • : ancien directeur du laboratoire de physique de l'Ecole Normale Supérieure

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Julien BOK, « SUPRACONDUCTIVITÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/supraconductivite/