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Jul 11, 2023

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Essai d'invité

Par Andrew Côté

M. Cote est un ingénieur physicien qui a travaillé avec des supraconducteurs dans des laboratoires de physique de la matière condensée et des accélérateurs de particules et a conçu des systèmes magnétiques supraconducteurs pour la fusion nucléaire.

Les trois dernières semaines ont été témoins de l’ascension et de la chute spectaculaires d’un nouveau candidat au Saint Graal de la science des matériaux : un supraconducteur fonctionnant à température ambiante. Le 22 juillet, une équipe de chercheurs sud-coréens a rendu compte de ses découvertes sur un composé appelé LK-99, affirmant que sa découverte constituait un « tout nouveau moment historique » qui « ouvrirait une nouvelle ère pour l’humanité ». Une frénésie bruyante de discussions sur la physique en ligne et de publications rapides a suivi, pour échouer deux semaines plus tard. Le LK-99, semble-t-il, était un fiasco.

L’intérêt du public autour du LK-99 était un phénomène social autant que scientifique. Le volume considérable de discussions en ligne sur les forums de discussion, les discussions de groupe, Reddit et X, l'application anciennement connue sous le nom de Twitter, a attiré l'attention des chercheurs scientifiques qui ont commencé à effectuer des simulations et des expériences pour reproduire ou réfuter les affirmations de l'équipe coréenne. Pendant un bref instant, un large public de personnes novices en matière de supraconductivité ont été soudainement fascinées par un domaine de niche de la science des matériaux, cherchant une réponse à une question rarement entendue mais profonde : l’humanité venait-elle d’entrer dans un nouvel âge d’or ?

Chaque fois que l’énergie électrique passe par une ligne de transport, une partie est perdue sous forme de chaleur perdue, une taxe omniprésente imposée par les lois de la nature. Le potentiel miraculeux des supraconducteurs est qu’ils transportent l’électricité sur de grandes distances avec une parfaite efficacité. Si jamais nous parvenions à les fabriquer à moindre coût et à les faire fonctionner à température ambiante plutôt qu’à des centaines de degrés en dessous de zéro, cela révolutionnerait notre économie et contribuerait à préserver l’environnement. Les supraconducteurs peuvent également réaliser des exploits tels que de puissants champs magnétiques et la lévitation dans les airs, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles catégories d'appareils électroniques, d'ordinateurs et de modes de transport.

Malheureusement, le matériau supraconducteur connu actuellement à la température la plus élevée ne le fait qu'à -10 degrés tout en devant être soumis à une pression d'environ 1,9 million d'atmosphères. Les matériaux supraconducteurs à pression ambiante nécessitent des températures inférieures à environ -150 degrés, ce qui limite leur utilisation aux applications où l'ingénierie cryogénique en vaut la peine, comme l'imagerie médicale et la physique expérimentale.

La quête d'une température ambiante

supraconducteur

Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont découvert des matériaux supraconducteurs à des températures de plus en plus élevées.

100°F

Température ambiante

0

La plupart des supraconducteurs aux températures les plus élevées nécessitent une pression extrême, allant de 100 000 à des millions d'atmosphères, pour fonctionner.

-100

-200

-300

L'azote liquide

-400

Hydrogène liquide

1940

1960

1980

2000

2020

La quête d’un supraconducteur à température ambiante

Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont découvert des matériaux supraconducteurs à des températures de plus en plus élevées.

100°F

Température ambiante

0

La plupart des supraconducteurs aux températures les plus élevées nécessitent une pression extrême, allant de 100 000 à des millions d'atmosphères, pour fonctionner.

-100

-200

-300

L'azote liquide

-400

Hydrogène liquide

1940

1960

1980

2000

2020

Source : D'après les travaux de thèse publiés par Olivier Gingras (2021) et Pia Jensen Ray (2015).

Graphique de Sara Chodosh.

Ces propriétés sont rendues possibles dans les supraconducteurs par la façon dont les électrons se déplacent différemment à travers eux et dans les métaux communs. Dans le cuivre et d'autres matériaux conducteurs d'électricité, imaginez une boule de courant électrique lâchée dans le haut d'une machine Plinko, rebondissant sur des piquets jusqu'en bas. Chaque rebond transfère un peu d'énergie de la balle à un piquet – c'est la taxe thermique à l'œuvre. Dans un supraconducteur, les boules de courant électrique glissent doucement, comme des billes le long d’une piste. Pas de chaleur, pas de perte d'énergie.