Un chercheur de l'Université de Tsukuba a proposé une nouvelle explication sur la façon dont les supraconducteurs exposés à un champ magnétique peuvent récupérer, sans perte d'énergie, à leur état précédent après la suppression du champ. Ces travaux pourraient conduire à une nouvelle théorie de la supraconductivité et à un système de distribution électrique plus respectueux de l'environnement.

Les supraconducteurs sont une classe de matériaux avec la propriété étonnante de pouvoir conduire l'électricité avec une résistance nulle. En réalité, un courant électrique peut tourner indéfiniment autour d'une boucle de fil supraconducteur. Le hic, c'est que ces matériaux doivent être conservés très froids, et même ainsi, un champ magnétique puissant peut faire revenir un supraconducteur à la normale.

On supposait autrefois que la transition supraconductrice à normale causée par un champ magnétique ne pouvait pas être inversée facilement, puisque l'énergie serait dissipée par le processus habituel de chauffage Joule. Ce mécanisme, par lequel la résistance dans les fils normaux convertit l'énergie électrique en chaleur, est ce qui nous permet d'utiliser une cuisinière électrique ou un radiateur.

"Le chauffage Joule est généralement considéré négativement, car cela gaspille de l'énergie et peut même faire fondre des fils surchargés, " explique le professeur Hiroyasu Koizumi de la Division de physique de la matière condensée quantique, le Center for Computational Sciences de l'Université de Tsukuba. "Toutefois, il est connu depuis longtemps par des expériences que, si vous supprimez le champ magnétique, un supraconducteur porteur de courant peut, En réalité, être ramené à son état antérieur sans perte d'énergie, "

Maintenant, Le professeur Koizumi a proposé une nouvelle explication à ce phénomène. A l'état supraconducteur, les électrons s'apparient et se déplacent en synchronisation, mais la vraie cause de ce mouvement synchronisé est la présence d'une soi-disant "connexion Berry, " caractérisé par le nombre quantique topologique. C'est un entier et s'il est non nul, le courant circule. Ainsi, ce surcourant peut être coupé brusquement en changeant ce nombre à zéro sans chauffage Joule.

Le fondateur de la théorie électromagnétique moderne, James Clerk Maxwell, a déjà postulé un modèle de vortex moléculaire similaire qui imaginait que l'espace était rempli de la rotation des courants dans de minuscules cercles. Comme tout tournait de la même façon, cela rappelait à Maxwell les "roues au ralenti, " qui étaient des engrenages utilisés dans les machines à cet effet.

"Ce qui est surprenant, c'est qu'un modèle des débuts de l'électromagnétisme, comme les roues folles de Maxwell, peut nous aider à résoudre les questions qui se posent aujourd'hui, ", dit le professeur Koizumi. "Cette recherche peut aider à conduire à un avenir dans lequel l'énergie peut être livrée des centrales électriques aux maisons avec une efficacité parfaite."