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CES7AL - CES9AL SUPRACONDUCTEURS
CES7AL - CES9AL
Supraconducteurs
Crédits : 4 ECTS
Durée : 36 heures
Semestre : S7 + S9
Responsable(s) :
Christophe CANDOLFI, Maître de Conférences, [email protected]
Mots clés : Supraconducteur, transition de phase, théorie de Ginzburg-Landau, théorie BCS, supraconductivité non conventionnelle
Pré requis : Physique Statistique (TCSS6AC), Mécanique quantique (TCSS5AB) et Transformation de la Matière et de l'Energie (TCSS6AD)
Objectif général : Connaître et comprendre les propriétés générales des supraconducteurs, les théories phénoménologiques et microscopiques qui les décrivent et les principales applications.
Programmes et contenus :
La supraconductivité est très certainement l'un des phénomènes les plus spectaculaires qu'offre la physique de la matière condensée. Manifestation à notre échelle de la mécanique quantique régissant le monde
atomique et subatomique, les deux principales caractéristiques inhérentes à la supraconductivité sont la perte totale de résistivité électrique (l'effet Joule disparaît) et l'expulsion du champ magnétique à l'origine du
phénomène de lévitation. L'explication de la supraconductivité a constitué l'un des challenges les plus redoutables pour les physiciens de la première moitié du XXème siècle. De grands physiciens tels que
Schrödinger, Feynman ou encore Einstein se sont attaqués à ce problème mais leur efforts sont restés vain. Ce n'est qu'en 1957, soit 46 ans après la découverte de la supraconductivité, qu'une description
quantique complète sera formulée.
Ce cours se compose de deux grandes parties. Après une introduction historique (Cours 1), la première partie (Cours 2 à 6) est consacrée à la description des principales propriétés des supraconducteurs d'un
point de vue phénoménologique en utilisant les lois de l'électromagnétisme et de la thermodynamique. Ces cours permettent de se familiariser avec les manifestations de l'état supraconducteur sur les propriétés
physiques d'un matériau et de son comportement sous champ magnétique. La seconde partie du cours (Cours 7 à 10) est consacrée à la présentation des théories plus avancées qui permettent de décrire les
propriétés thermodynamiques (théorie de Ginzburg-Landau, transition de phase) des supraconducteurs et l'origine microscopique de la supraconductivité à partir d'outils de physique statistique et de mécanique
quantique (théorie BCS - Bardeen-Cooper-Schrieffer). Une introduction aux supraconducteurs non conventionnels (cuprates) sera également donnée. L'avant dernier cours (Cours 11) est dédié à une présentation
d'un conférencier invité sur les applications industrielles de la supraconductivité. L'examen final (question de cours + problème) a lieu lors de la dernière séance (Cours 12).
Compétences :
Niveaux Description et verbes opérationnels
Connaître Les principales familles et propriétés des supraconducteurs utilisés dans les applications - Les théories phénoménologiques et microscopiques qui décrivent leurs
propriétés
Comprendre Les principales applications - L'origine de l'état supraconducteur - Les techniques de mesure pour étudier la supraconductivité
Appliquer Les principales relations entre les grandeurs caractérisant l'état supraconducteur - Les théories phénoménologiques pour décrire l'état supraconducteur
Analyser L'état supraconducteur à partir de mesures expérimentales pour en déterminer la nature conventionnelle ou exotique
Synthétiser La nature de l'état supraconducteur dans un supraconducteur conventionnel
Évaluer Les propriétés physiques des supraconducteurs afin de choisir le matériau le plus adapter à une application donnée
Évaluations :
Test écrit Contrôle continu Oral, soutenance Projet Rapport