Physicien russe Viktor Lakhno de Keldysh Institute of Applied Mathematics, RAS considère les bipolarons symétriques comme la base de la supraconductivité à haute température. La théorie explique des expériences récentes dans lesquelles une supraconductivité a été atteinte dans l'hydrure de lanthane LaH dix à très haute pression à près de la température ambiante. Les résultats de l'étude sont publiés dans Physica C :la supraconductivité et ses applications .

La supraconductivité implique une absence totale de résistance électrique dans le matériau lorsqu'il est refroidi en dessous d'une température critique. Heike Kamerlingh Onnes a été le premier à observer que lorsque la température du mercure descend à -270°C, sa résistance diminue d'un facteur 10, 000. Révéler comment y parvenir à des températures plus élevées aurait des applications technologiques révolutionnaires.

La première explication théorique de la supraconductivité au niveau microscopique a été donnée en 1957 par Bardeed, Cooper et Schrieffer dans leur théorie BCS. Cependant, cette théorie n'explique pas la supraconductivité au-dessus du zéro absolu. D'ici fin 2018, deux groupes de recherche ont découvert que l'hydrure de lanthane LaH dix devient supraconducteur à une température record. Le premier groupe affirme que la température de transition vers l'état supraconducteur est Tc =215 K (-56°C). Le deuxième groupe indique que la température est Tc =260 K (-13°C). Sur les deux comptes, les échantillons étaient sous une pression de plus d'un million d'atmosphères.

La supraconductivité à haute température est trouvée dans les nouveaux matériaux presque au hasard puisqu'il n'y a aucune théorie qui expliquerait le mécanisme. Dans son nouveau travail, Viktor Lakhno suggère d'utiliser des bipolarons comme base. Un polaron est une quasiparticule constituée d'électrons et de phonons. Les polarons peuvent former des paires en raison de l'interaction électron-phonon. Cette interaction est si forte qu'ils s'avèrent aussi petits qu'une orbitale atomique et dans ce cas sont appelés bipolarons à petit rayon. Le problème de cette théorie est que les bipolarons à petit rayon ont une masse très importante par rapport à un atome. Leur masse est déterminée par un champ qui les accompagne au cours du mouvement. Et la masse influence la température d'une transition supraconductrice.

Viktor Lakhno a construit une nouvelle théorie bipolaron invariante à la traduction (TI) de la supraconductivité à haute température. Selon sa théorie, la formule pour déterminer la température fait intervenir non pas une masse bipolaron mais une masse effective ordinaire d'un électron de bande, qui peut être supérieure ou inférieure à la masse d'un électron libre dans le vide et environ 1000 fois inférieure à la masse d'un atome. La masse de la bande change si le réseau cristallin dans lequel un électron est comprimé. Si la distance entre les atomes diminue, la masse diminue, trop. En conséquence, la température de la transition peut dépasser plusieurs fois la température pertinente dans les théories bipolaires ordinaires.

"Je me suis concentré sur le fait qu'un électron est une onde. Si c'est le cas, il n'y a pas d'endroit préférable dans un cristal où il serait localisé. Il existe partout avec une probabilité égale. Sur la base de la nouvelle théorie du bipolaron, on peut développer une nouvelle théorie de la supraconductivité. Il combine toutes les meilleures caractéristiques des conceptions modernes, " dit Viktor Lakhno.