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Le piégeage
c'est froid!
Aimant

Le piegeage

l'empreinte de la supra

Le nombre de vortex représentant le meilleur compromis pour un supraconducteur dépend de la température et du champ magnétique appliqué. Mais les vortex ne sont pas toujours très mobiles, cela dépend de la façon dont l’échantillon supraconducteur a été fabriqué. Quand les vortex peuvent facilement entrer ou sortir du supraconducteur, on dit que le piégeage est très faible ; quand en revanche les vortex sont totalement  bloqués dans leur position, on dit que le piégeage est très fort. Différents facteurs déterminent la force de piégeage des vortex : la présence d’impuretés, de défauts, la qualité cristallographique du matériau, la valeur du courant critique ...

Si on refroidit un échantillon supraconducteur de type II avec un aimant disposé à quelques millimètres de sa surface, le champ magnétique de l’aimant qui traverse l’échantillon va donc se concentrer dans les cœurs de vortex qui vont se former lors de l’apparition de la supraconductivité. Si le supraconducteur piège fortement les vortex, alors les vortex qui seront apparus en face de l’aimant vont devenir comme une empreinte magnétique de l’aimant et le retenir. Si on essaye d’enlever l’aimant, on sentira une forte force de rappel, suffisamment forte dans certains cas pour pouvoir même retourner le supraconducteur et faire flotter l’aimant à l’envers.

Si on tire suffisamment pour enlever l’aimant, les vortex resteront en place, et l’image magnétique de l’aimant restera comme piégée dans le supraconducteur. Cette image magnétique piégée dans le supraconducteur peut être mise en évidence si on approche du supraconducteur des trombones ou un ferrofluide : ces objets ferreux seront attirés par le champ magnétique qui traverse les vortex et viendront se coller à la surface de l’échantillon là où se trouvait l’aimant avant. Si ensuite, on ramène l’aimant, il va revenir à sa position initiale, comme si il s’en souvenait, car il voudra s’accorder à l’empreinte qu’il aura laissée. L’aimant sera donc bloqué dans l’espace à quelques millimètres du supraconducteur, lévitant de façon très stable. Il est même possible de faire léviter l’aimant en dessous du supraconducteur en utilisant le piégeage de vortex, comme le montre la vidéo suivante :


Credits : F. Bouquet, LPSSéquence représentant une expérience de fort piégeage : un supraconducteur (gris) est refroidi alors qu’un aimant (bleu) est maintenu à quelques millimètres de la surface grâce à une cale en plastique non magnétique (vert). Quand la cale est retirée, l’aimant reste dans sa position, et lévite. Si on le retire, le champ magnétique présent dans le volume du supraconducteur, sous forme de vortex désormais, reste piégé. Si on rapproche de nouveau l’aimant, il retrouvera sa position en lévitation.

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