Des physiciens ont officiellement battu le record de supraconductivité à haute température

Des scientifiques allemands ont franchi un nouveau cap en matière de supraconductivité : ils ont réussi à obtenir un courant électrique sans résistance à la température la plus élevée jamais atteinte : 250 Kelvin seulement, soit -23 degrés Celsius (-9,4 degrés Fahrenheit).

Les travaux ont été menés par Mikhail Eremets, physicien à l’Institut Max Planck de chimie, qui a établi le précédent record de température élevée pour la supraconductivité en 2014, à 203 Kelvin (-70 degrés Celsius).

La supraconductivité, découverte pour la première fois en 1911, est un phénomène curieux. Habituellement, le flux d’un courant électrique rencontre un certain degré de résistance – un peu comme la résistance de l’air qui repousse un objet en mouvement, par exemple.

Plus la conductivité d’un matériau est élevée, moins il présente de résistance électrique, et le courant peut circuler plus librement.

Mais à basse température, dans certains matériaux, quelque chose d’étrange se produit. La résistance tombe à zéro, et le courant circule sans entrave. Lorsqu’il s’accompagne de ce que l’on appelle l’effet Meissner – l’expulsion des champs magnétiques du matériau lorsqu’il passe en dessous de la température critique – ce phénomène est appelé supraconductivité.

La supraconductivité à température ambiante, au-dessus de 0 degré Celsius, est une sorte de baleine blanche pour les scientifiques. Si elle pouvait être atteinte, elle révolutionnerait l’efficacité électrique, améliorant considérablement les réseaux électriques, le transfert de données à grande vitesse et les moteurs électriques, pour ne citer que quelques applications potentielles.

C’est donc un sujet sur lequel de nombreux laboratoires du monde entier se sont penchés, avec de temps à autre de nouvelles déclarations de supraconductivité à haute température qui échouent ensuite aux tests de reproductibilité.

Eremets et son équipe ont réalisé le précédent record de supraconductivité à haute température en utilisant du sulfure d’hydrogène – oui, le composé qui rend les œufs pourris et les flatulences humaines puantes – sous une pression de 150 gigapascals (le noyau terrestre se situe entre 330 et 360 gigapascals).

Les scientifiques qui se sont empressés de comprendre la supraconductivité du sulfure d’hydrogène pensent que ce résultat est possible parce que le sulfure d’hydrogène est un matériau si léger qu’il peut vibrer à grande vitesse, ce qui implique des températures plus élevées – mais la pression est nécessaire pour l’empêcher de se mettre en vibration.

Cette nouvelle recherche a utilisé un matériau différent, appelé hydrure de lanthane, sous une pression d’environ 170 gigapascals. Au début de l’année, l’équipe a annoncé qu’ elle avait atteint la supraconductivité en utilisant ce matériau à 215 Kelvin (-58,15 C°, -72 F°) – et maintenant, quelques mois plus tard, elle a amélioré ce résultat.

La nouvelle température correspond à près de la moitié de la température moyenne hivernale au pôle Nord.

“Ce bond, de 50 kelvins, par rapport au précédent record de température critique de 203 kelvins”, écrivent les chercheurs dans leur article, “indique la possibilité réelle d’atteindre la supraconductivité à température ambiante (c’est-à-dire à 273 kelvins) dans un avenir proche à des pressions élevées, et la perspective de la supraconductivité classique à pression ambiante.”

Il existe trois tests, rapporte le MIT Technology Review, qui sont considérés comme l’étalon-or de la supraconductivité, et l’équipe n’en a réalisé que deux : la chute de la résistance en dessous d’un seuil de température critique, et le remplacement d’éléments du matériau par des isotopes plus lourds pour observer une chute correspondante de la température de supraconductivité.

Le troisième est l’effet Meissner, qui est le nom donné à l’une des signatures de la supraconductivité. Lorsque le matériau passe sous la température critique et transite vers la supraconductivité, il éjecte son champ magnétique.

L’équipe n’a pas encore observé ce phénomène en raison de la petite taille de son échantillon, bien en deçà des capacités de détection de son magnétomètre. Cependant, la transition vers la supraconductivité a également un effet sur le champ magnétique externe. Il ne s’agit pas d’une détection directe, mais l’équipe a pu observer cet effet.

Ce n’est pas l’effet Meissner, mais c’est prometteur. Et il y a fort à parier que les physiciens qui en ont la capacité se jetteront les uns sur les autres pour vérifier et tenter de reproduire le résultat de l’équipe.

L’article a été publié dans Nature, et une préimpression est disponible sur arXiv.

Une version précédente de cet article couvrant la version pre-print de la recherche a été publiée en décembre 2018.