La quête des supraconducteurs à température ambiante

Une équipe de physiciens a découvert une information fondamentale sur la limite supérieure de la température supraconductrice, ce qui pourrait contribuer à redéfinir l’avenir de la technologie.

Cette découverte suggère que la supraconductivité à température ambiante – longtemps considérée comme le « Saint-Graal » de la physique de la matière condensée – pourrait effectivement être possible dans le cadre des lois de notre univers.

Les supraconducteurs, matériaux capables de conduire l’électricité sans résistance, pourraient révolutionner la transmission d’énergie, l’imagerie médicale et l’informatique quantique. Cependant, jusqu’à présent, ils n’ont fonctionné qu’à des températures extrêmement basses, ce qui les rend impraticables pour une utilisation généralisée. La course à la découverte d’un supraconducteur fonctionnant dans des conditions ambiantes a été l’une des plus intenses et des plus insaisissables de la science moderne.

Dans leurs derniers travaux, Kostya Trachenko, professeur à l’université Queen Mary de Londres, et ses collègues révèlent que la limite supérieure de la température supraconductrice TC est intrinsèquement liée aux constantes fondamentales de la nature : la masse et la charge des électrons, ainsi que la constante de Planck. Ces constantes régissent tout, de la stabilité des atomes à la formation des étoiles, en passant par la synthèse du carbone et d’autres éléments essentiels à la vie. La découverte de l’équipe montre que la limite supérieure s’étend de quelques centaines à un millier de kelvins – une plage qui inclut confortablement la température ambiante.

« Cette découverte nous apprend que la supraconductivité à température ambiante n’est pas exclue par les constantes fondamentales », a déclaré le professeur Pickard de l’université de Cambridge, coauteur de cette étude. « Elle donne de l’espoir aux scientifiques : le rêve est toujours vivant. »

Les résultats ont déjà été confirmés de manière indépendante dans une autre étude, ce qui donne du poids aux conclusions de l’équipe. Mais les implications vont encore plus loin. En étudiant comment différentes valeurs de ces constantes fondamentales pourraient modifier les limites de la supraconductivité, les chercheurs ont ouvert une fenêtre fascinante sur la nature de notre univers.

Imaginez un monde où les constantes fondamentales sont différentes et fixent la limite supérieure de la TC à un millionième de kelvin. Dans un tel univers, la supraconductivité serait indétectable et nous ne l’aurions jamais découverte. À l’inverse, dans un univers où la limite est d’un million de kelvins, les supraconducteurs seraient courants, même dans votre bouilloire électrique. « Le fil serait supraconducteur au lieu de se réchauffer », explique le professeur Trachenko. « Faire bouillir de l’eau pour le thé serait un défi très différent. »

Il semble donc que la raison même pour laquelle la communauté est occupée à rechercher un supraconducteur à température ambiante est que nos constantes fondamentales fixent la limite supérieure de la TC dans la plage 100-1000 K (la plage des conditions planétaires), où se trouve notre température « ambiante ».

Cette recherche ne fait pas seulement progresser notre compréhension de la supraconductivité, elle met également en évidence l’équilibre délicat des constantes qui rendent notre Univers – et la vie en son sein – possible. Pour les scientifiques et les ingénieurs, ces travaux offrent également un nouveau sens de l’orientation. « Le fait que la supraconductivité à température ambiante soit théoriquement possible, compte tenu des constantes de notre univers, est encourageant », ajoutent les professeurs Trachenko et Pickard. « C’est un appel à continuer d’explorer, d’expérimenter et de repousser les limites du possible. »

Article : « Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants » – DOI : 10.1088/1361-648X/adbc39

Légende illustration : Par fotoplot

Source : QM U. Londres