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Bardeen; Cooper et Schrieffer
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Bardeen, Cooper, Schrieffer

Etats-Unis

Crédits: AIPJohn Bardeen (États-Unis, 1908-1991), Léon Cooper (États-Unis, 1930-) et Robert Schrieffer (États-Unis, 1931-) reçurent en 1972 le Prix Nobel pour avoir compris la supraconductivité dans les métaux et les alliages, en proposant en 1957 une théorie qui porte désormais leurs initiales, la théorie BCS. John Bardeen avait déjà reçu un Nobel pour sa découverte avec Brattain et Shockley de l’effet transistor, qui allait révolutionner l’électronique moderne. C’est en 1955 que Léon Cooper rejoint Bardeen et son étudiant en thèse, Schrieffer.

Les trois physiciens attaquent le problème : comment expliquer la supraconductivité ? Ils cherchent un modèle qui permette de comprendre comment les électrons peuvent former ensemble une fonction d’onde collective, qui présente de plus un « gap » c’est-à-dire comme un fossé dans son spectre d’énergie. C’est Cooper qui fait le premier pas décisif en montrant que les électrons peuvent déjà se mettre par deux à basse température, formant ce qu’on appelle depuis une « paire de Cooper ». Les trois physiciens parviennent alors à développer le formalisme pour décrire non seulement la fonction d’onde collective formée par ces paires, mais aussi à prévoir son comportement. Ils publient un article, « théorie de la supraconductivité » en 1957 dans « Physical Review » qui deviendra la référence. Non seulement leur théorie permet de retrouver tous les résultats expérimentaux mesurés depuis 40 ans, mais elle prédit également de nouveaux comportements originaux. Par exemple le taux de relaxation RMN doit augmenter avant de chuter quand le matériau devient supraconducteur, un résultat étrange mais vérifié peu après par Charles Slichter. Ils reçoivent le prix Nobel en 1972 pour leur théorie, Bardeen devenant ainsi le seul chercheur à avoir reçu deux prix Nobel de physique !

La théorie BCS est vérifiée depuis plus de 50 ans dans la plupart des supraconducteurs, des métaux aux alliages. Elle semble cependant échouer en partie du moins dans certains nouveaux supraconducteurs,  ce qui ne remet pas en cause sa validité dans les autres matériaux. On attend encore les nouveaux Bardeen, Cooper et Schrieffer pour expliquer ces nouveaux supraconducteurs.

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