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Supraconductivité
 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)
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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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