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Caractéristiques

Un supraconducteur est caractérisé par de nombreuses quantités physiques, un peu comme le poids, la taille ou la couleur de cheveux peuvent caractériser un être humain. Voici les plus importantes.

La température critique Tc

Mesure de Tc par susceptibilité magnétique, Crédits : F. Bouquet, LPSC’est la température en dessous de laquelle le matériau est supraconducteur. On peut l’indiquer en degré celsius, mais les physiciens préfèrent les degrés kelvin (pour ça, il faut ajouter 273 à la température en celsius).


 

Le courant critique Ic

C’est le courant maximum qu’on peut faire passer dans un supraconducteur. Au-delà, le matériau redevient un métal normal, et se met alors à résister et à chauffer comme tout autre métal. Les physiciens utilisent plus souvent la notion de densité de courant, c’est-à-dire un courant divisé par la section du fil électrique, appelé dans ce cas jc. Par exemple dans un cuprate , on peut faire circuler plus de 10 000 ampères par cm2.

 

Le champ critique Bc

C’est le champ magnétique maximum qu’on peut appliquer à un supraconducteur. Au-delà, le matériau redevient un métal normal. Par exemple dans un cuprate, ce champ peut atteindre jusqu’à 60 teslas, soit plus d’un million de fois le champ terrestre. On doit pour certains supraconducteurs définir des champs critiques Bc1 et Bc2 associés à la présence des vortex

 

La longueur de pénétration λ ("lambda")

Quand on applique un champ magnétique à un supraconducteur, il est expulsé de son sein, et n’arrive à s’enfoncer que sur une toute petite épaisseur mesurée par la longueur de pénétration. Celle-ci est très petite en général, de l’ordre de 10 à 100 nanomètres (1 nanomètre = 1 milliardième de mètre).

 

La longueur de cohérence ξ ("xi")

C’est la taille sur laquelle s’étend une paire de Cooper, ou encore la distance qu’il faut pour que l’onde supraconductrice se développe. C’est aussi la taille des cœurs des vortex. Elle peut varier beaucoup selon les supraconducteurs, du micromètre dans les supraconducteurs comme l’aluminium jusqu’à seulement quelques nanomètres dans les cuprates.

 

Le gap

Le supraconducteur est caractérisé par sa fonction d’onde formée des paires de Cooper. Celle-ci a une énergie appelée « gap » : c’est l’énergie minimale qu’il faut fournir au supraconducteur pour casser l’une de ses paires de Cooper. Dans les supraconducteurs conventionnels, plus Tc est grande, plus le gap est grand, et celui-ci est le même dans toutes les directions (isotrope). Dans les supraconducteurs non conventionnels comme les cuprates ou les fermions lourds , le gap peut être « anisotrope » et présenter des symétries aux formes les plus variées.

 

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