Effet Meissner, expulsion d’un champ magnétique de l’intérieur d’un matériau qui est en train de devenir supraconducteur, c’est-à-dire de perdre sa résistance à la circulation des courants électriques lorsqu’il est refroidi en dessous d’une certaine température, appelée température de transition, généralement proche du zéro absolu. L’effet Meissner, propriété de tous les supraconducteurs, a été découvert par les physiciens allemands W. Meissner et R. Ochsenfeld en 1933.

Effet Meissner
Effet Meissner

L’effet Meissner se produisant lorsqu’un supraconducteur refroidi par l’azote liquide fait léviter un aimant.

Mai-Linh Doan

Figure 1 : Chaleur spécifique dans les états normal (Cen) et supraconducteur (Ces) d'un supraconducteur classique en fonction de la température absolue. Les deux fonctions sont identiques à la température de transition (Tc) et au-dessus de Tc.
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superconductivité : L’effet Meissner
Comme on l’a dit plus haut, un supraconducteur de type I sous la forme d’un cylindre ou d’un ellipsoïde long et mince reste supraconducteur à une température fixe…

Lorsqu’un supraconducteur dans un champ magnétique est refroidi à la température à laquelle il perd brusquement sa résistance électrique, tout ou partie du champ magnétique à l’intérieur du matériau est expulsé. Les champs magnétiques relativement faibles sont entièrement repoussés de l’intérieur de tous les supraconducteurs, à l’exception d’une couche superficielle d’environ un millionième de pouce d’épaisseur. Le champ magnétique externe peut être rendu si fort, cependant, qu’il empêche la transition vers l’état supraconducteur, et l’effet Meissner ne se produit pas.

Généralement, les plages d’intensités intermédiaires du champ magnétique, qui sont présentes pendant le refroidissement, produisent un effet Meissner partiel, car le champ original est réduit à l’intérieur du matériau, mais pas complètement expulsé. Certains supraconducteurs, dits de type I (étain et mercure, par exemple), peuvent présenter un effet Meissner complet en éliminant diverses impuretés chimiques et imperfections physiques et en choisissant une forme et une taille géométriques appropriées. D’autres supraconducteurs, dits de type II (vanadium et niobium, par exemple), ne présentent qu’un effet Meissner partiel à des intensités de champ magnétique intermédiaires, quelle que soit leur forme géométrique ou leur taille. Les supraconducteurs de type II présentent une expulsion décroissante du champ magnétique à mesure que son intensité augmente jusqu’à ce qu’ils cessent brusquement d’être des supraconducteurs dans des champs magnétiques relativement forts.

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