Nouvel éclairage sur la supraconductivité induite par le champ magnétique
Une équipe internationale de scientifiques travaillant dans le cadre de l'initiative NMI3 (Integrated Infrastructures Initiative for Neutron Scattering and Muon Spectroscopy) a découvert un nouveau type d'interaction entre un champ magnétique et les électrons à l'intérieur d'un supraconducteur. Ce phénomène, qui n'avait encore jamais été décrit, fait l'objet d'un article dans la célèbre revue Science. Au cours d'expériences conduites sur un monocristal constitué de cérium, de cobalt et d'indium (CeCoIn5) à la source de neutrons de spallation (SINQ) de l'institut Paul Scherrer (PSI), à Villingen (Suisse), les chercheurs issus du Canada, des États-Unis, du Royaume-Uni et de Suisse ont été surpris par la formation d'une structure inattendue de vortex électromagnétiques. Ces vortex ne se composaient pas uniquement d'anneaux de courants électriques, mais présentaient en outre des moments dipolaires magnétiques (circulation fermée de courant électrique), qui augmentaient à mesure que le champ magnétique s'intensifiait. Le monocristal avait été refroidi à -273,10 °C. À une température aussi basse, tous les mouvements d'atome s'arrêtent et les électrons du matériau utilisé s'unissent en paires, de sorte que le matériau devient supraconducteur et conduit l'électricité sans perte d'énergie. Les champs magnétiques peuvent toutefois détruire les paires d'électrons et, en conséquence, l'état de supraconductivité, raison pour laquelle les supraconducteurs sont généralement blindés contre ces champs. Il peut néanmoins se former des anneaux de courants électriques, et dans la foulée, des vortex électromagnétiques, lorsque le blindage est incomplet. D'après Michel Kenzelmann, de l'institut Paul Scherrer (PSI), ces résultats attestent un lien fondamental entre le magnétisme et la supraconductivité. «Nos observations apportent un éclairage nouveau sur les caractéristiques mystérieuses de la supraconductivité induite par le champ magnétique», ce qui permet de tirer des conclusions sur le mécanisme de la formation de paires d'électrons dans les supraconducteurs magnétiques. Les chercheurs pensent que la structure de vortex ainsi mise en lumière est directement liée aux mouvements puissants des moments dipolaires, qui font fonction de «colle» pour les électrons et aboutissent au condensat supraconducteur du CeCoIn5. L'initiative NMI3 rassemble 23 partenaires issus de 14 pays, dont 11 établissements de recherche et d'autres organisations intéressées. Destinée à soutenir le développement technologique européen, cette initiative, qui se veut l'un des «piliers de l'Espace européen de la recherche», est financée à hauteur de 21 millions d'euros au titre du sixième programme-cadre (6e PC).