(Phys.org) - Une équipe de chercheurs de l'Institut de recherche fondamentale Tata en Inde a découvert que le refroidissement d'un échantillon de bismuth à 0,00053 Kelvin a fait que le matériau est devenu un supraconducteur. mettant en péril une théorie vieille de plusieurs décennies sur le fonctionnement de la supraconductivité. Dans leur article publié dans la revue Science , l'équipe décrit leur approche de refroidissement et de test et pourquoi ils pensent que ce qu'ils ont trouvé obligera les physiciens à repenser les travaux théoriques décrivant les conditions dans lesquelles un métal peut devenir supraconducteur.

Après avoir découvert que certains métaux peuvent être supraconducteurs dans certaines conditions (en 1911), les scientifiques ont travaillé dur pour essayer de comprendre comment ils fonctionnent afin de pouvoir en tirer parti. De nombreux progrès ont été réalisés - la supraconductivité est désormais couramment utilisée dans certains dispositifs tels que les accélérateurs de particules - mais l'objectif ultime n'a pas encore été atteint - trouver un métal supraconducteur à température ambiante. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont penchés sur le bismuth, un métal gris rougeâtre fragile qui avait été rejeté comme un possible supraconducteur en raison de sa faible densité de porteurs (un électron mobile est partagé par 100, 000 atomes).

Pour tester le métal, l'équipe a percé des trous dans une tige d'argent et y a ensuite poussé des cristaux de bismuth. Ils ont ensuite recouvert la tige d'un bouclier magnétique qui a été utilisé pour faire passer un champ magnétique sur les échantillons de bismuth. Les capteurs dans le bouclier étaient suffisamment sensibles pour capter les changements de champ magnétique jusqu'à 10 ^-18 Tesla. L'équipe a ensuite refroidi la construction qu'ils avaient faite, en surveillant le point auquel le champ magnétique autour des échantillons de bismuth a augmenté (un indicateur de l'effet Meissner) - ce point est arrivé à 0,00053 Kelvin, révélant que le métal pouvait devenir un supraconducteur lorsqu'il était suffisamment froid.

La découverte de l'équipe a jeté un doute sur la fiabilité de la théorie de Bardeen-Cooper-Schrieffer, parce que le métal n'a pas assez d'électrons pour permettre un partenariat, le moyen par lequel la plupart des semi-conducteurs fonctionnent sans résistance. Il représente également désormais le supraconducteur à plus faible densité de porteurs. Les travaux de l'équipe montrent également que malgré les efforts importants consacrés à l'étude de la supraconductivité, ce n'est pas encore très bien compris.

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