En présence d`un champ magnétique externe - LNCMI

Exposition "Nature Magnétique :
des Atomes aux Etoiles"
En présence d’un champ magnétique externe, les matériaux naturels par exemple l’eau - engendrent, pour la plupart, un champ qui s’oppose
au champ externe : ils sont dits “diamagnétiques”. A température
ambiante, cet effet es
est très faible et n’est souvent perceptible que dans
un fort champ externe.
Mais
ais certains matériaux deviennent parfaitement diamagnétiques
température critique Tc (généralement très basse)
au dessous d’une températu
chasser le champ ambiant : ce sont les
et sont ainsi
nsi capables
capable de chass
supraconducteurs.
ond
De nombreux matériaux sont
supraconducteurs, par exemple
l’étain et l’aluminium; leur
température critique est souvent
inférieure à -250°C. Depuis 20 ans,
de nouveaux supraconducteurs à
haute
température (Tc >-180°C), de
type céramique, ont été fabriqués ;
mais aucun supraconducteur à
température ambiante n’a encore
pu être obtenu.
Vue au microscope d’un supraconducteur à haute température
de type céramique au mercure
© National High Magnetic Field
Laboratory
Supraconductivité
et effet Meissner
Dans un métal conducteur, un courant électrique s’explique par le déplacement d’électrons
libres; une bonne conduction se traduit par une résistance électrique faible et une dissipation
réduite des courants.
Dans un supraconducteur, le courant est porté par des paires d’électrons appariés qui
peuvent se mouvoir sans aucune résistance ni dissipation. En présence d’un champ
magnétique, les paires d’électrons engendrent des courants de surface permanents, qui à leur
tour créent au coeur du matériau un champ magnétique qui annule le champ externe : c’est
l’effet Meissner, découvert en 1933.
Lévitation magnétique d’un
aimant par un supraconducteur
Des aimants à base de supraconducteurs sont aujourd’hui utilisés pour produire des
champs magnétiques continus très intenses. Ils sont indispensables à d’importants projets
de recherche en physique des particules (par exemple le LHC) ou aux expériences de fusion
nucléaire magnétiquement contrôlée (comme le tokamak Tore Supra). Ils sont aussi très
utilisés pour des applications médicales (l’imagerie par résonance magnétique IRM) et
industrielles (les trains à lévitation magnétique Transrapid et MagLev).
L’utilisation
lisat on des matériaux
supraconducteurs
con
nd cteu est
and
promise à uun grand
amm
mmen pour
ur
avenir - notamment
erform
mances
améliorer les performances
nsport
de stockage et de transport
de l’énergie.
Tore Supra : le premier
tokamak supraconducteur
pour l’étude de la fusion
nucléaire contrôlée
© CEA