Théorie BCS La petite histoire Comprendre simplement Domaines de présence Son interprétation dans l'avenir Les références Mais encore …

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La petite histoire  Up Page Origine, raisons, hasard La théorie BCS, acronyme formé par les initiales de John Bardeen, Léon N. Cooper et John R. Schrieffer. En 1957, ces trois physiciens de l’Illinois proposent d’expliquer la supraconductivité au niveau microscopique. Cette première interprétation théorique du phénomène de supraconductivité verra le jour cinquante ans après cette même découverte, dans la fabrique de Kamerlingh Onnes, en 1911.

Comprendre simplement  Up Page Effet Meissner Le physicien Fritz London prend conscience que l’effet Meissner est une clé importante. En 1937, il propose une nouvelle description qui réconcilie la supraconductivité avec l’électromagnétisme et permet de prévoir sur quelle profondeur λ (très faible) le flux magnétique pénètre dans un supraconducteur. Cette théorie reste néanmoins muette sur les mécanismes microscopiques. Ce travail contient aussi en filigrane une propriété, qui ne sera observée et expliquée que trente ans plus tard: le flux magnétique ne peut traverser un supraconducteur que sous forme de quanta. On l’a mettra à profil dans les composants dits SQUID pour réaliser des magnétomètres. La théorie de Lev Landau et Vitaly Ginzburg, élaborée en 1950, reste également muette sur les mécanismes microscopiques. C’est alors qu’arrive en 1957, la théorie révolutionnaire de John Bardeen, Léon Cooper et John Schrieffer. Chaque membre du trio de physicien apporte sa pierre à l’édifice. Voici comment se présente le puzzle de la théorie BCS: en 1955, le physicien Schafroth avance l’idée des "paires moléculaires". Elles semblent irréalistes en raison de la répulsion électrostatique. Bardeen montre que cette répulsion n’est pas fatale et qu’il peut apparaître une attraction, via les vibrations des ions du matériau. Il s’intéresse à l’interaction entre les électrons et les vibrations (ou photons) des ions du réseau cristallin. John Bardeen est détenteur du prix Nobel en 1956 pour ses travaux sur le principe du transistor.   Schématiquement, le passage d’un électron déforme le réseau cristallin: à cause des forces coulombiennes classiques, il repousse les charges négatives et attire les charges positvies. Le  passage d’un second électron dans un sillage est facilité par ce déplacement des ions: il se crée alors des paires d’électrons, qu’on appellera les paires de Cooper. Il montre ainsi que des paires d’éle »ctrons de vitesses opposées peuvent se former. En 1979, le physicien Weisskopf proposa la même image. Une troisième peirre était nécessaire: comment rendre compte de l’effet de condensation qui, à basse température, permet aux paires d’électrons de se rassembler dans un même état? Ces paires se comportent effectivement comme une seule onde à l’échelle microscopique ; Un jeune étudiant, John Robert Schrieffer, essaie une expression mathématique: il s’inspire d’une représentation, faite par le physicien nucléaire Tomonaga, au cours d’un séminaire consacré à un tout autre domaine. La théorie BSC vaudra à ses auteurs le prix Nobel en 1972. Elle reste aujourd’hui l’unique théorie microscopique disponible pour décrire la supraconductivité de tous les matériaux. A une exception: celle des oxydes de cuivre, les cuprates.

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Les références  Up Page Réseau Pepe Science & Vie Hors-Série Un savant nommé Pierre-Gille de Gennes n°192   Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.   Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

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