Des matériaux supraconducteurs trouvés dans des météorites
Les météorites contiennent parfois des supraconducteurs d’origine naturelle; des matériaux qui conduisent l’électricité sans aucune résistance, a découvert une équipe de physiciens. Cette découverte rapportée le 6 mars lors de la réunion annuelle de l’American Physical Society, ne révolutionnera pas la compréhension du système solaire par les scientifiques, mais elle pourrait susciter l’espoir de trouver un matériau supraconducteur à la température ambiante, ce qui pourrait potentiellement conduire à des percées technologiques, telles que les trains à lévitation magnétique.
«On dirait qu’ils ont trouvé quelque chose et l’ont isolé», explique Johnpierre Paglione, un physicien de la matière condensée de l’université du Maryland à College Park, dont l’équipe examine les minéraux terrestres naturels.
Les supraconducteurs déjà connus
Les supraconducteurs conventionnels sont constitués de métaux simples, tels que le niobium, le plomb ou le mercure, qui deviennent supraconducteurs lorsqu’ils sont refroidis en dessous d’une «température critique»; plus précisément proche du zéro absolu de 4,2 Kelvin dans le cas du mercure. En 1986, les physiciens ont découvert une famille de composés contenant du cuivre qui se « supra-conduit » à des températures atteignant 134 Kelvin (-139 ° C) – un phénomène connu sous le nom de supraconductivité à haute température dont l’origine demeure l’un des plus grands mystères de la science. Plus récemment, les chercheurs ont découvert une famille de supraconducteurs à haute température à base de fer, ainsi qu’une myriade d’autres supraconducteurs exotiques.
Bien que de nombreux scientifiques s’efforcent de synthétiser de nouveaux supraconducteurs en concevant des propriétés particulières à partir de l’échelle atomique, une équipe dirigée par Ivan Schuller, physicien en matière condensée à l’Université de Californie à San Diego (UCSD), a décidé de « filtrer » les matériaux existants. « Il y a tous ces matériaux que Dieu a fournis », nous explique Schuller. « Pourquoi ne pas les analyser ? « Les météorites se forment sous des températures et des pressions extrêmes qui dépassent les capacités de n’importe quel laboratoire sur Terre. « Elles sont des endroits fertiles pour rechercher de nouveaux composés exotiques », explique Schuller.
Le signe le plus sûr de la supraconductivité est une chute soudaine de la résistance électrique lorsque la température descend en dessous d’un seuil critique. Mais un supraconducteur a aussi des propriétés magnétiques particulières: il peut repousser un champ magnétique s’il n’est pas trop fort car des courants « secouent » le matériau, produisent un champ qui annule celui qui est appliqué. Le phénomène est connu sous le nom d’effet Meissner, et les physiciens tentent également de trouver de nouveaux supraconducteurs en le recherchant, notamment dans des échantillons hétérogènes.
Pas assez précise
« Cependant, cette technique n’est pas assez précise pour chercher une très petite quantité de supraconducteur », explique Schuller. Ainsi, son équipe a mis une pression sur elle pour amplifier efficacement le signal. Au-dessus et en dessous de sa température critique. De plus, un supraconducteur peut absorber les micro-ondes, mais au moment de la transition l’absorption change.
Pour rechercher la supraconductivité, l’équipe de Schuller a placé un petit échantillon dans une cavité bombardée par des micro-ondes. Les scientifiques ont appliqué à la fois un fort champ magnétique constant et un petit champ magnétique oscillant. « Quand ils refroidissent un supraconducteur à sa température critique, l’absorption change radicalement », explique James Wampler, un étudiant diplômé à l’UCSD qui a présenté les résultats à la réunion. « Le signal est grandement amélioré », explique-t-il, car le champ magnétique oscillant entraîne le matériau dans et hors de la supraconductivité. « Cette technique est environ 1000 fois plus sensible que les mesures magnétiques conventionnelles », explique Wampler.
La validation et l’espoir
« Les chercheurs ont validé leur technique sur des milliers d’échantillons de matériaux’, explique Schuller. « Et maintenant, ils l’ont appliqué à de petits échantillons trouvés à la surface de 16 différentes météorites », a déclaré Wampler lors de la réunion. Ils ont trouvé des preuves de supraconductivité dans des échantillons de deux de ces météorites: la météorite Mundrabilla, un morceau de fer de 9980 kilogrammes découvert dans l’outback australien en 1911, et les nunataks de Graves, une météorite carbonée trouvée en Antarctique en 1995.
Une fois que les chercheurs ont trouvé le signal magnétique positif, ils ont visuellement découvert les différents types de grains dans chaque échantillon en poudre et ont utilisé la spectroscopie à rayons X pour identifier les matériaux dans les grains qui étaient supraconducteurs. « Le supraconducteur de la météorite Grave Nunataks est un alliage d’indium et d’étain », nous explique Wampler. Celui de la météorite de Mundrabilla semble être un alliage d’indium, d’étain et possiblement de plomb. Les deux sont des supraconducteurs bien connus qui ont des températures critiques autour de 5 Kelvin.
« Les pressions et les températures dépassant les conditions d’un laboratoire qui forment ces météorites », notes Wampler, donne l’espoir ultime qu’ils peuvent contenir des composés supraconducteurs inconnus à l’homme. »Il y a une communauté de personnes qui cherchent de nouveaux matériaux », explique-t-il, « mais ils sont limités par les conditions que l’on retrouve sur Terre, et ces météorites ouvrent la voie vers la découverte de matériaux qui pourraient changer radicalement la science des supraconducteurs « , termine-t-il.
[via Science]Ke