Un scientifique de la Division de physique quantique de la matière condensée de l'Université de Tsukuba a formulé une nouvelle théorie de la supraconductivité. Sur la base du calcul de la « connexion Berry », ce modèle permet d'expliquer les nouveaux résultats expérimentaux mieux que la théorie actuelle. Les travaux pourraient permettre aux futurs réseaux électriques d'envoyer de l'énergie sans pertes.

Les supraconducteurs sont des matériaux fascinants qui peuvent sembler banals dans les conditions ambiantes, mais lorsqu'il est refroidi à des températures très basses, laisser passer le courant électrique avec une résistance nulle. Il existe plusieurs applications évidentes de la supraconductivité, comme la transmission d'énergie sans perte, mais la physique sous-jacente à ce processus n'est toujours pas clairement comprise. La manière établie de penser la transition du normal au supraconducteur est appelée la théorie de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS). Dans ce modèle, tant que les excitations thermiques sont maintenues suffisamment faibles, les particules peuvent former des "paires de Cooper" qui voyagent ensemble et résistent à la diffusion. Cependant, le modèle BCS n'explique pas adéquatement tous les types de supraconducteurs, ce qui limite notre capacité à créer des matériaux supraconducteurs plus robustes qui fonctionnent à température ambiante.

Maintenant, un scientifique de l'Université de Tsukuba a mis au point un nouveau modèle de supraconductivité qui révèle mieux les principes physiques. Au lieu de se concentrer sur l'appariement des particules chargées, cette nouvelle théorie utilise l'outil mathématique appelé la « connexion Berry ». Cette valeur calcule une torsion de l'espace où les électrons se déplacent. "Dans la théorie BCS standard, l'origine de la supraconductivité est l'appariement des électrons. Dans cette théorie, le supercourant est identifié comme le flux sans dissipation des électrons appariés, tandis que les électrons simples subissent encore une résistance, ", déclare le professeur Hiroyasu Koizumi.

Pour illustrer, Les jonctions Josephson se forment lorsque deux couches supraconductrices sont séparées par une fine barrière en métal normal ou un isolant. Bien que largement utilisé dans les détecteurs de champ magnétique de haute précision et les ordinateurs quantiques, Les jonctions Josephson ne correspondent pas non plus parfaitement à la théorie BCS à l'intérieur. « Dans la nouvelle théorie, le rôle de l'appariement électronique est de stabiliser la connexion de Berry, au lieu d'être la cause de la supraconductivité en soi, et le supercourant est le flux d'électrons simples et appariés générés en raison de la torsion de l'espace où les électrons se déplacent causée par la connexion Berry, " dit le professeur Koizumi. Ainsi, cette recherche peut conduire à des avancées dans l'informatique quantique ainsi que la conservation de l'énergie.