Paris, 19 mai 2006

Supraconductivité à haute température : les faisceaux de neutrons d'Orphée apportent un nouvel éclairage sur le phénomène

20 ans après la découverte des supraconducteurs à haute température critique, la compréhension des mécanismes à l'origine de cette supraconductivité est encore loin d'être établie. Un pas important vient toutefois d'être franchi par une équipe du Laboratoire Léon Brillouin (LLB , laboratoire commun CEA-CNRS, Saclay) qui tend à valider l'un des modèles théoriques en concurrence pour expliquer le processus qui conduit certains composés à base d'oxyde de cuivre à devenir supraconducteurs. Cette découverte, qui fait l'objet d'une publication le 19 mai dans la revue Physical Review Letters, constitue une étape importante dans la maîtrise de la supraconductivité à haute température.
Depuis la découverte en 1986 des supraconducteurs à haute température critique, la supraconductivité n'est plus confinée aux températures très basses, mais la théorie permettant d'expliquer les performances de ces matériaux à base d'oxyde de cuivre reste à découvrir. Grâce aux expériences menées par le LLB sur le réacteur expérimental Orphée, les chercheurs viennent de lever le voile sur l'une des phases les plus obscures de ces matériaux.
Paradoxalement, ce n'est pas la phase supraconductrice qui résistait jusqu'ici à la compréhension des chercheurs, mais la phase intermédiaire entre l'état métallique du matériau à température ambiante et l'état supraconducteur, atteint à plus basse température. Cette phase intermédiaire, appelée phase de pseudo-gap, présente de nombreuses propriétés électroniques anormales. Plusieurs modèles théoriques ont été proposés pour décrire cette phase, dont celui du professeur C.M. Varma, de l'Université de Riverside (Californie). Ce modèle postule un ordre caché d'où émergerait l'état supraconducteur de la matière : en dessous d'une certaine température, apparaîtrait un nouvel état de la matière dans lequel des boucles microscopiques de courant électrique se formeraient de manière spontanée. C'est ce type d'approche qu'une équipe du LLB est parvenue à valider.
Pour vérifier cette théorie, les chercheurs du LLB ont fait diffuser un faisceau de neutrons du réacteur expérimental Orphée sur des échantillons supraconducteurs à haute température critique(1). Plusieurs échantillons couvrant les différentes phases de ces matériaux ont été étudiés. Dans la phase de pseudo-gap qui précède la phase supraconductrice, cette expérience de diffraction de neutrons polarisés a mis en évidence un ordre magnétique caché qui serait la signature de ces courants microscopiques circulant à l'intérieur de chaque maille élémentaire. Cette découverte est certainement l'une des clés qui permettra de mieux comprendre les propriétés de ces matériaux révolutionnaires que sont les supraconducteurs à haute température critique et par la suite la nature exacte de la phase supraconductrice à haute température.

DOCUMENT             CNRS                LIEN

SUPRACONDUCTIVITÉ

Manipulation qui présente l'effet supraconducteur d'un matériau sous l'action d'un champ magnétique : effet Mesner, ancrage des vortex, thermalisation.
Vidéo issue du projet VideoManip dont l'objectif est la réalisation de courtes séquences filmées, montrant des expériences réelles, qui seraient à la fois trop complexes pour être montées et montrées en amphi, et pas assez riches d'enseignement pour justifier un TP de plusieurs heures. Les sciences de l'ingénieur consistent à utiliser un phénomène physique pour construire un objet répondant à un besoin donné. Cela suppose de la part des scientifiques, des (futurs) ingénieurs et des (futurs) enseignants qui les forme(ro)nt une connaissance assez intime des phénomènes physiques exploitables. Dans le processus d'acquisition de cette connaissance, rien ne remplace la confrontation directe au phénomène étudié au travers de l'expérimentation. La "manip de cours" ou "manip d'amphi" (expérimentation par le professeur pendant le cours magistral) permet de confronter immédiatement les étudiants au phénomène étudié sans avoir à attendre qu'ils aient acquis suffisamment de compétence pour pouvoir manipuler eux-mêmes. Ce genre d'illustration représente un investissement important, tant pour la mise en place de l'expérimentation elle-même que pour celle des dispositifs annexes permettant de la faire visualiser par un grand auditoire.

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SUPRACONDUCTIVITÉ

Manipulation qui présente l'effet supraconducteur d'un matériau sous l'action d'un champ magnétique : effet Mesner, ancrage des vortex, thermalisation.
Vidéo issue du projet VideoManip dont l'objectif est la réalisation de courtes séquences filmées, montrant des expériences réelles, qui seraient à la fois trop complexes pour être montées et montrées en amphi, et pas assez riches d'enseignement pour justifier un TP de plusieurs heures. Les sciences de l'ingénieur consistent à utiliser un phénomène physique pour construire un objet répondant à un besoin donné. Cela suppose de la part des scientifiques, des (futurs) ingénieurs et des (futurs) enseignants qui les forme(ro)nt une connaissance assez intime des phénomènes physiques exploitables. Dans le processus d'acquisition de cette connaissance, rien ne remplace la confrontation directe au phénomène étudié au travers de l'expérimentation. La "manip de cours" ou "manip d'amphi" (expérimentation par le professeur pendant le cours magistral) permet de confronter immédiatement les étudiants au phénomène étudié sans avoir à attendre qu'ils aient acquis suffisamment de compétence pour pouvoir manipuler eux-mêmes. Ce genre d'illustration représente un investissement important, tant pour la mise en place de l'expérimentation elle-même que pour celle des dispositifs annexes permettant de la faire visualiser par un grand auditoire.

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LE KARTHALA, UN VOLCAN MÉCONNU ?

16 avril 2005 sur l'île de la Grande Comores, le volcan Karthala se réveille après 14 ans de sommeil. Les conséquences de cette éruption sont catastrophiques : les puits d'eau et une partie de l'ile sont envahis par la cendre.
Le Laboratoire des Sciences de la Terre de l'Université de La Réunion, en collaboration avec l'Observatoire Volcanologique du Karthala, mettent en place des missions scientifiques pour comprendre le fonctionnement de ce volcan et d'en prévenir les éruptions.

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