La supraconductivité suite 2

c. L'histoire s'accélère.

Après sa première découverte, Kamerlingh Onnes chercha à savoir si d'autres métaux présentaient la même propriété. On découvrit rapidement que les métaux à bas point de fusion, comme l'indium, l'étain et le plomb étaient supraconducteurs.

Au fur et à mesure des expériences on s'aperçut que le phénomène de supraconductivité, loin d'être rare était au contraire très fréquent, aussi surprenant que cela puisse paraître.

C'est ce qui apparaît sur le tableau de Mendéléev ci-dessus. Les éléments supraconducteurs sont en rose. Les éléments en violet sont supraconducteurs sous pression.

On remarquera que ceux d'entre eux qui portent un moment magnétique ne sont pas supraconducteurs. La théorie BCS, mentionnée plus haut permet d'expliquer ce phénomène.

On connaît aujourd'hui des milliers de matériaux supraconducteurs, outre les éléments simples du tableau de Mendéléev. Ce sont des alliages, des composés métalliques ou organiques. Ceux qui détiennent à l'heure actuelle le record de température critique sont des oxydes découverts en 1985.

(La température T_C critique est la température au-dessous de laquelle la supraconductivité apparaît).

3. Où la supraconductivité révèle ses extraordinaires potentialités.

Examinons l'expérience suivante :

 

Phase 1 : on plonge un anneau de plomb (en bleu) dans un réservoir contenant de l'hélium liquide à 4,2 K. La température critique du plomb vaut 7,19K. Il est donc supraconducteur.

Phase 2 : par un procédé qui ne sera pas décrit ici, on chauffe un portion de l'anneau au-dessus de 7,19K (partie rouge). On branche ensuite une source de courant externe sur l'anneau comme l'indique le figure. La partie bleue a une résistance électrique nulle. C'est donc elle, et non la portion rouge, résistive,  que le courant va traverser.

Phase 3 : on coupe le chauffage de la partie rouge qui redevient supraconductrice et possède donc une résistance nulle. Le courant est alors « piégé » dans l'anneau. On peut alors enlever la source.

Comme l'anneau a maintenant une résistance nulle, le courant y circule sans dissipation de chaleur, donc indéfiniment !

Ce n'est pas une expérience de science fiction, mais une expérience bien réelle. Elle est utilisée tous les jours pour les diagnostics d'imagerie médicale par IRM, dans lesquels les patients sont placés au centre d'un aimant supraconducteur en court-circuit .