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Un tout nouveau type de supraconductivité a été découvert

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Une équipe scientifique japonaise a enregistré expérimentalement une transition en douceur entre deux types différents de supraconductivité, qui avaient auparavant été reconnus comme totalement incompatibles. Et cette phase de transition est un type de supraconductivité jusqu'alors inconnu.

Spectroscopie de photoémission à résolution angulaire. Des images en lumière polarisée montrent aux chercheurs comment les électrons, représentés par des croix rouges, dans leurs échantillons de test se comportent dans différentes circonstances. © 2020 Okazaki
Spectroscopie de photoémission à résolution angulaire. Des images en lumière polarisée montrent aux chercheurs comment les électrons, représentés par des croix rouges, dans leurs échantillons de test se comportent dans différentes circonstances. © 2020 Okazaki

Comment un nouvel état de supraconductivité a été découvert

L'effet de la supraconductivité se manifeste dans les matériaux précédemment soumis à un refroidissement extrême. Dans cet état, les conducteurs ont une résistance nulle, ce qui permet le transfert d'électricité sans aucune perte.

Avant la découverte des scientifiques japonais, il existait deux types de supraconductivité, qui étaient encore considérés comme complètement indépendants l'un de l'autre, à savoir:

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La première variante de la supraconductivité est l'état dit de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS). Avec ce type, les atomes à l'intérieur du conducteur sont ralentis autant que possible et s'alignent en chaîne, ce qui permet aux électrons de passer sans perte.

La seconde variante de la supraconductivité est le condensat de Bose-Einstein (BEC). C'est ce qu'on appelle le cinquième état de la matière, qui se forme lorsque les atomes refroidis cessent presque complètement de bouger.

Courbes de distribution d'énergie. Ces lignes colorées ne sont pas seulement pour montrer, elles indiquent aux chercheurs en dessous de quelle température, dans ce cas, environ 10 kelvin, l'échantillon présente un comportement supraconducteur. © 2020 Okazaki

En tant que chef des travaux scientifiques, K. Okazaki (professeur associé à l'Institut de physique du solide), ils ont réussi à observer expérimentalement le condensat de Bose-Einstein, puis il y a un état absolument nouveau de la matière et son caractère unique dans le fait que cet état n'est pas causé par des particules, mais vagues.

Ainsi, au fur et à mesure qu'il se refroidit jusqu'à presque zéro absolu, les particules semblent «flou» dans l'espace. De plus, ce processus prend de l'ampleur jusqu'à ce que les atomes, qui ressemblent davantage à des ondes, ne fournissent pas un chevauchement tel qu'ils sont pratiquement indiscernables.

En même temps, la matière ainsi formée présente des propriétés de supraconductivité avec de nouvelles propriétés.

Ces propriétés ont commencé à se manifester dans une série d'expériences régulières, lorsque les scientifiques ont commencé à refroidir le matériau créé à partir de métaux tels que le fer et le sélénium.

Et grâce à l'utilisation d'équipements ultrasensibles et d'un algorithme spécial, il a été possible de capturer toutes les phases de transition de BCS à KBE et d'établir que les deux régimes considérés ne sont que des manifestations différentes d'un même phénomène de supraconductivité, et non ses différentes formes, comme a été envisagée plus tôt.

Supraconductivité - une représentation abstraite

Les scientifiques ont partagé les résultats des travaux effectués sur les pages de la revue Progrès scientifiques.

Ce que cette découverte unique donne

La recherche scientifique et la découverte d'un type absolument nouveau de supraconductivité BEC ne sont que l'une des étapes sur la voie de la formation d'une théorie générale (globale) de la supraconductivité.

Après tout, son développement permettra à l'avenir de créer des supraconducteurs à des températures plus acceptables.

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