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Lévitation quantique

Symétrie émergente dans le diagramme de phase des supraconducteurs à haute température critique

2 min
À retrouver dans l'émission

Par Maxence Grandadam, doctorant en première année à l'Institut de Physique Théorique du CEA.

Lévitation quantique
Lévitation quantique Crédits : CC

Bien qu’étant associée à des effets spectaculaires comme la disparition de la résistance électrique et l’expulsion du champ magnétique, la supraconductivité est un effet omniprésent dans la physique de la matière condensée. En effet, la plupart des métaux, tels que le mercure, l’aluminium ou l’étain par exemple, vont passer de l’état métallique à l’état supraconducteur lorsqu’ils sont refroidis. Pour ces métaux simples, il est possible de prédire très précisément la température à laquelle cette transition a lieu. Ainsi si l’eau gèle à 0°C, le mercure devient supraconducteur à -269°C.

Depuis les années 1980 de nouvelles familles de matériaux ont montré une transition vers un état supraconducteur survenant à des températures bien plus élevées, donnant lieu à la dénomination “supraconducteur à haute température”. La grande différence est que ces matériaux ne sont pas de simples métaux, ils sont d’ailleurs isolants et magnétiques dans leur état naturel, et la supraconductivité est obtenue uniquement après substitution chimique de certains atomes. La phase supraconductrice cohabite alors avec plusieurs autres phases aux caractéristiques exotiques. 

Dans ce contexte, et malgré plus de 30 ans passés depuis leur découverte, aucune théorie ne parvient à expliquer entièrement ces supraconducteurs à haute température. En particulier le lien entre tous ces différents états de la matière ou comment un isolant, qui ne conduit pas l’électricité, peut devenir supraconducteur restent des mystères. Ce sont pourtant des questions clés si l’on veut espérer obtenir un jour des supraconducteurs à température ambiante.

Intervenants
  • Doctorant en première année à l'Institut de Physique Théorique du CEA.

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