M5 Céramique haute température de supraconductivité

Topique

En dessous d'une certaine température critique, cette céramique entre dans un régime supraconducteur : elle conduit le courant électrique sans aucune résistance. Lorsque sa température descend en dessous de cette température critique, sa résistance s'annule. C'est le fait que la résistance de la céramique chute exactement à zéro, et non pas simplement à une valeur très faible, qui distingue ce régime supraconducteur de tout autre régime de haute conductivité.

L'annulation de la résistance de cette céramique en dessous de la température critique est due au fait que, dans ce régime, les électrons transportant le courant cessent de se déplacer individuellement et s'apparient en paires de Cooper. Chaque paire de Cooper se déplace dans la céramique sans être diffusée par le réseau cristallin comme le ferait un électron isolé. C'est cette absence de diffusion qui, collectivement, permet le transport du courant sans résistance. Le fait que les électrons s'apparient en paires de Cooper signifie que le transport du courant dans cette céramique, en dessous de la température critique, s'effectue sans aucune résistance.

Ce régime supraconducteur, induit par les paires de Cooper, n'est pas maintenu pour tout courant traversant la céramique : la densité de courant critique, décrite par le modèle de Kim, limite la durée de la supraconductivité. Si la densité de courant dépasse cette valeur critique, les paires de Cooper sont détruites et la céramique perd sa supraconductivité ; si elle reste inférieure, la céramique demeure supraconductrice.

Ce même régime supraconducteur n'est pas maintenu pour tout champ magnétique appliqué à la céramique : le champ critique supérieur, décrit par la théorie de Ginzburg-Landau, définit, avec la température critique et la densité de courant critique déjà mentionnées, la durée de la supraconductivité. Si le champ magnétique appliqué dépasse ce champ critique supérieur, les paires de Cooper sont détruites et la céramique perd sa supraconductivité. Le fait que le champ magnétique reste inférieur à cette limite permet à la céramique de conserver son état supraconducteur.

Par conséquent, ce modèle, avec son transport de courant sans résistance, se distingue clairement d'un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit le transport ionique : tandis que dans ce dernier, ce sont les ions, rendus possibles par un défaut ponctuel du réseau cristallin, qui se déplacent à travers le cristal, dans le présent modèle, c'est la paire de Cooper, et non un ion quelconque, qui assure le transport du courant. Le fait que ce transport sans résistance dépende des trois limites établies par ce modèle — la température critique, la densité de courant critique et le champ critique supérieur — fait de la supraconductivité de cette céramique un régime limité, et non une propriété inconditionnelle du matériau.

ID:4394