Magnétisme et supraconductivité : une alliance inattendue express
À l'aide de la spectroscopie laser — une méthode que l'on peut comparer à l'écoute de l'écho d'un cristal — les physiciens ont étudié un matériau en couches. Ils ont trouvé des zones où les électrons se déplacent librement (les poches de Fermi) et ont remarqué que chacune de ces zones se comporte différemment.
Auparavant, l'ordre magnétique, où les spins des électrons s'alignent en rangée stricte, était considéré comme l'ennemi de la supraconductivité — il y est difficile pour les électrons de s'apparier. Mais ici, les deux ne font pas que cohabiter : la supraconductivité s'épanouit au cœur même de la zone magnétisée. Le magnétisme ne gêne pas, il semble plutôt accompagner la danse en couple des électrons, tel un professeur sévère qui se met soudain à jouer en duo avec ses élèves.
Lors de la transition vers l'état supraconducteur, l'entropie (mesure du désordre) du système chute brutalement — l'ordre augmente. Et voici le rebondissement : dans l'une des couches, la bande d'énergie interdite (le seuil à franchir pour briser une paire) a atteint 42 mэВ — une valeur anormalement élevée pour un tel matériau. Cette découverte remet en cause les théories élaborées par John Bardeen et Lev Landau, et montre que le modèle standard est trop simple pour décrire la supraconductivité à haute température. L'objectif pratique : des câbles sans pertes.
Ce matériau appartient à la famille des cuprates — le premier type de supraconducteurs fonctionnant à la température de l'azote liquide (–196°C). Leur découverte en 1986 a provoqué une sensation comparable à la course à l'espace et a déclenché une avalanche de documentaires.
Dans la science-fiction, les supraconducteurs sont la clé des trains à sustentation magnétique et de l'énergie éternelle. La découverte de cette alliance avec le magnétisme rend ces rêves un peu plus réels.