Effet Meissner: Explication de ce phénomène en supraconductivité où les matériaux expulsent les champs magnétiques lorsqu’ils passent à l’état supraconducteur.
Qu’est-ce que l’effet Meissner ?
L’effet Meissner est un phénomène observé dans les matériaux supraconducteurs, c’est-à-dire des matériaux qui, sous certaines conditions de température, peuvent conduire l’électricité sans résistance. Cet effet se manifeste par l’expulsion des champs magnétiques internes d’un matériau lorsqu’il passe à l’état supraconducteur.
Découverte de l’effet Meissner
L’effet Meissner a été découvert en 1933 par les physiciens allemands Walther Meissner et Robert Ochsenfeld. Lors de leurs expériences, ils ont observé que lorsque certains matériaux étaient refroidis en dessous d’une température critique, ils expulsent complètement les champs magnétiques internes, en d’autres termes, ils deviennent parfaitement diamagnétiques.
Explication théorique
L’explication de l’effet Meissner fait appel à la théorie de la supraconductivité. Contrairement aux matériaux normaux où les lignes de champ magnétique peuvent pénétrer, dans un supraconducteur, ces lignes sont expulsées lorsqu’il entre dans l’état supraconducteur. Cette expulsion n’est pas due simplement à une diminution de résistance électrique, mais à une transition de phase vers un état fondamental totalement différent.
Loi de Meissner
La loi de Meissner exprime cette expulsion de champ magnétique de manière quantitative. Pour un matériau supraconducteur, lorsqu’il est à une température \( T \) inférieure à la température critique \( T_c \), le champ magnétique \( B \) à l’intérieur du matériau est nul, c’est-à-dire :
B = 0
Si le champ magnétique initial avant la transition est \( B_0 \), l’effet Meissner indique que :
\hspace{10pt} pour \(
Applications de l’effet Meissner
L’effet Meissner a de nombreuses implications pratiques, notamment dans la technologie des aimants supraconducteurs et les applications de lévitation magnétique. Quelques exemples incluent :
- Trains à sustentation magnétique (Maglev) : Utilisent la lévitation magnétique pour réduire la friction et augmenter la vitesse.
- Imagerie par résonance magnétique (IRM) : Utilisent des aimants supraconducteurs pour créer des champs magnétiques intenses nécessaires pour l’imagerie médicale.
- Stockage d’énergie : Utilisation des supraconducteurs pour créer des bobines de stockage d’énergie magnétique en raison de l’absence de pertes d’énergie par résistance.
En conclusion, l’effet Meissner est une propriété essentielle des supraconducteurs qui a des applications industrielles et scientifiques importantes. Il illustre parfaitement comment des découvertes fondamentales en physique peuvent se traduire par des technologies révolutionnaires dans le monde réel.
