Des "paires de paires" de Cooper : la nouvelle forme de supraconductivité qui intrigue les chercheurs

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Des physiciens allemands ont découvert que dans un type de matériau supraconducteur, les électrons pouvaient étrangement se regrouper par famille de quatre, formant un nouvel état de la matière. De quoi nous rappeler que la supraconductivité, phénomène au cours duquel le courant électrique se propage sans résistance, et donc sans perte d’énergie, dans un matériau, est loin d'avoir livré tous ses secrets.

La est décidément un phénomène qui n’en finit pas d’étonner. Au cœur de nombreuses recherches dans le monde, dont certaines récompensées par des prix Nobel, elle désigne cette faculté qu’ont certains métaux ou alliages à perdre toute résistance électrique lorsqu’ils atteignent une température critique, souvent proche du zéro absolu (-273,15°C).

Sous l’effet du froid extrême, les atomes de ces matériaux s’alignent tandis que les électrons, eux, se groupent par deux, formant ce que l’on appelle des "paires de Cooper" (l’effet quantique, lui, est connu sous le nom d’appariement de Cooper). Configurés par groupes de deux, les électrons prennent alors la forme d’une "vague collective", ou plutôt d’une seule onde quantique occupant tout le matériau. Dès lors, ils n’entrent plus en collision avec le réseau atomique, de sorte qu'ils peuvent transporter leur charge sans perte d'énergie : aucune résistance ne s'oppose à la propagation du courant.

D'inédits groupes de quatre

Si cet étonnant comportement de la matière fut observé dès 1911 et théorisé dès les années 1950, il semble encore réserver des surprises à ceux qui l’étudient. Des physiciens des universités de Dresde et de Würzburg, en Allemagne, ont en effet découvert qu’il pouvait exister, pour un type particulier de supraconducteur, des "paires de paires" de Cooper. Autrement dit, des groupes de deux électrons s’associant eux-mêmes, formant des groupes de quatre électrons. Selon les chercheurs, cet agencement encore jamais observé auparavant pourrait être à l’origine d’un nouveau type de supraconductivité et, par extension, d'un nouvel état de la matière. Leur expérience fait l’objet d’une publication en date du 18 novembre 2021 dans la revue .

"Lorsque nous avons découvert que quatre électrons au lieu de deux formaient soudainement une liaison, nous avons d'abord cru à une erreur de mesure. Mais plus nous utilisions de méthodes pour confirmer le résultat, plus il devenait évident qu'il devait s'agir d'un nouveau phé[...]

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