En présence d`un champ magnétique externe - LNCMI

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 est très faible et n’est souvent perceptible que dans
un fort champ externe.
Mais certains matériaux deviennent parfaitement diamagnétiques
au dessous d’une température critique Tc (généralement très basse)
et sont ainsi capables de chasser le champ ambiant : ce sont les
supraconducteurs.
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.
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.
L’utilisation des matériaux
supraconducteurs est
promise à un grand
avenir - notamment pour
améliorer les performances
de stockage et de transport
de l’énergie.
nsi capable
ond
cet effet es
champ externe.
ais certains matériaux
au dessous d’une températu
et sont ainsi capables de chass
amm
erform
nsport
at
nd
u
on
cteu
and
ur
lis
con
à un
mmen
mances
Lévitation magnétique d’un
aimant par un supraconducteur
Tore Supra : le premier
tokamak supraconducteur
pour l’étude de la fusion
nucléaire contrôlée
© CEA
Vue au microscope d’un supra-
conducteur à haute température
de type céramique au mercure
© National High Magnetic Field
Laboratory
Supraconductivité
et effet Meissner
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).
Exposition "Nature Magnétique :
des Atomes aux Etoiles"