SPHYM114 - Physique de la supraconductivité Descriptif de cours
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Descriptif de cours : 2015-2016 SPHYM114 - Physique de la supraconductivité Th. Q1 22 h. Ex. Q1 Th. Q2 Ex. Q2 Annuel Lieu de l'activité : NAMUR Langue d'enseignement : French / Français Enseignants Titulaire(s) : Lambin Philippe Objectifs Acquérir une connaissance de phénomènes physiques fondamentaux qui ne se dévoilent qu'à basse température dans les domaines de la matière condensée Contenu Le cours nécessite d'aborder quelques notions de thermodynamique qui sont à la base de la cryogénie. Une étude de phénomènes physiques se produisant à basse température est présentée : condensation de Bose-Einstein, influence de la température sur la conductivité électrique dans les solides, supraconductivité, mécanismes de pairage des électrons, théorie BCS, théorie de Landau-Ginzburg. Table des matières I. Obtention des basses températures Liquéfacteurs Cryostat II. Condensation de Bose-Einstein et super-fluidité de l'hélium 4 Rappels de mécanique statistique Gaz de Bose de particules indépendantes Transition lambda de l'hélium liquide III. Supraconductivité : faits expérimentaux et théories macroscopiques Résistivité nulle Effet Meissner Les matériaux supraconducteurs Thermodynamique de la transition supraconductrice Courant critique dans un supraconducteur de type I IV. Paires de Cooper et théorie BCS Pairage des électrons Problème de Cooper Hamiltonien BCS Etat fondamental BCS à O K BCS à température non nulle Mesure du gap supraconducteur V. Théories phénoménologiques de la supraconductivité et conséquences expérimentales Fonction d'onde macroscopique, théorie de London, théorie de Landau-Ginzburg Quantification du flux d'induction Limitations de la théorie de London : la théorie de Pippard Tension d'interface ; supraconducteurs de type I et de type II Structure d'un vortex isolé dans un supraconducteur de type II Réseau d'Abrikosov et supraconducteur de type II dans l'état mixte Effets Josephson Méthodes d'enseignement Le cours s'adresse à des physiciens ayant déjà acquis de bonnes notions de physique de l'état solide et d'électromagnétisme. Le cours repose sur des connaissances de base de thermodynamique, de mécanique statistique et de mécanique quantique. Des questions pratiques sont discutées dans le cours, y compris les applications des supraconducteurs. Références : Mode d'évaluation L'évaluation des connaissances se fait sur base d'un travail effectué sous encadrement durant les heures de TD. Sources, références et supports éventuels • W. Buckel "Superconductivity, fundamentals and applications" (VCH, Weinheim, D, 1991) • D.R. Tilley and J. Tilley "Superfluidity and superconductivity" (Adam Hilger ltd, Brsitol, UK, 1986) • M. Tinkham "Introduction to superconductivity" (R.E. Krieger Publishing Co, Malabar, FA, 1975) Formations concernées Bloc Crédits Master de spécialisation en nanotechnologie 1 3 Master 60 en sciences physiques 1 3 Master 120 en sciences physiques, à finalité indéterminée 1 3 Master 120 en sciences physiques, à finalité didactique 2 3 Master 120 en sciences physiques, à finalité spécialisée 2 3 Master 120 en sciences physiques, à finalité approfondie 2 3
