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Le condensat
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Le Condensat

Supraconducteur

Les électrons s’apparient en paires de Cooper et ces paires se mettent alors toutes ensembles pour former une onde collective quantique, le condensat. Cela ne veut pas dire que tous les électrons se mettent au même point, mais plutôt que toutes les paires d’électrons adoptent la même phase comme une onde unique, et la même énergie.

Plusieurs analogies permettent de mieux comprendre cette idée, même si chacune a ses limites. Par exemple, on peut imaginer l’électron comme un poisson dans la mer. Le condensat, ce serait des milliers de poissons qui forment un banc, au mouvement collectif harmonieux et puissant. Ou encore un électron, ce serait un danseur dans une discothèque. Et un condensat, ce serait mille danseurs dans un bal viennois, ou dans une flashmob, formant tous ensemble une vague humaine synchronisée.

L’idée qu’un grand nombre de particules quantiques, ici les paires d’électrons, puissent ensemble former un état collectif fut développée par Bose et Einstein dans le cas d’un gaz d’atomes très dilué.

Albert Einstein, Paul Ehrenfest, Paul Langevin, Kammerlingh Onnes, et Pierre Weiss

Elle fut aussi utilisée pour comprendre les propriétés de superfluidité de l’hélium.

Une des propriétés les plus importantes de cette onde collective qu’est le condensat, c’est le « gap » : Bardeen, Cooper, et Schrieffer montrent en effet que cette onde ne peut pas être brisée si facilement. Il faut fournir une énergie minimale pour casser l’une des paires d’électrons, car cette paire est reliée aux autres dans le condensat. Cette énergie seuil est appelée « gap ». Rien de tel dans un métal, où une petite tension électrique suffit à arracher un électron du métal, par exemple par effet tunnel. Mais dans un supraconducteur, il y a une tension seuil minimal à fournir.

Cette propriété a été mesurée dans de nombreux types de techniques, notamment par effet tunnel par Giaver. La valeur de ce « gap » est en général plus élevée dans les supraconducteurs à plus haute température. Dans certains cas, ce « gap » peut même être non isotrope, cela veut dire différent dans différentes directions. C’est le cas des supraconducteurs non conventionnels comme les cuprates par exemple.

D’autres formes de condensats : ici dans un gaz ultra froid.<br/>Crédits: W. Ketterle group, MIT

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