La résistance électrique d’un supraconducteur a une température critique spécifique au-delà de laquelle elle tombe brutalement à zéro, contrairement à un conducteur métallique ordinaire, dont la résistance diminue progressivement à mesure que la température diminue, même jusqu’à près de zéro absolu.

La recherche de supraconducteurs ne nécessitant pas des températures aussi basses est l’objectif premier des recherches actuelles en supraconductivité. Le mécanisme par lequel ces supraconducteurs fonctionnent est le plus grand mystère dans ce domaine, auquel personne n’a de réponse. Comprendre le processus qui crée la supraconductivité à haute température permettrait des applications plus pratiques.

Une étude récente menée par des scientifiques de l’Université Bar-Ilan d’Israël et récemment publiée dans la revue Nature progresse dans la résolution de ce mystère persistant. À l’aide d’un microscope magnétique à balayage SQUID (dispositif supraconducteur d’interférence quantique), les chercheurs ont photographié un phénomène qui était auparavant invisible pour d’autres techniques.

Les scientifiques ont été surpris lorsque des supraconducteurs à haute température ont été initialement découverts. Les scientifiques avaient supposé que l’on trouverait une bonne supraconductivité dans les métaux. Contrairement aux prédictions, il a été constaté que les matériaux céramiques isolants sont les meilleurs supraconducteurs.

La découverte de propriétés communes à ces matériaux céramiques peut aider à identifier l’origine de leur supraconductivité et à améliorer le contrôle de la température critique. L’une de ces propriétés est que les électrons de ces matériaux se résistent fortement. Ils ne peuvent donc pas se déplacer librement. Ils sont plutôt piégés à l’intérieur d’une structure de réseau périodique.

Les électrons ont deux propriétés déterminantes : leur charge (une charge en mouvement produit un courant électrique) et leur spin. Le spin est la propriété quantique des électrons responsable de leurs propriétés magnétiques. C’est comme si un petit barreau aimanté était attaché à chaque électron. Dans les matériaux ordinaires, la charge et le spin sont “intégrés” aux électrons et ne peuvent pas être séparés.

Cependant, dans des matériaux quantiques spéciaux appelés «liquides de spin quantique», les interactions entre les électrons permettent un phénomène unique par lequel chaque électron est divisé en deux particules, une chargée (mais sans spin) et une avec spin (et sans charge). De tels liquides de spin quantique peuvent exister dans les supraconducteurs à haute température et, en fait, leur existence pourrait expliquer pourquoi la supraconductivité de ces matériaux est si bonne.

Le défi est que ces liquides de spin sont «invisibles» aux mesures conventionnelles. Même lorsque nous soupçonnons qu’un matériau peut être un liquide de spin, aucune expérience ne pourrait le vérifier ou sonder sa nature. Ceci est similaire à la matière noire qui n’interagit pas avec la lumière et est donc très difficile à détecter.

L’étude actuelle, menée par le professeur Beena Kalisky et le doctorant Eylon Persky du département de physique de l’Université Bar-Ilan et leurs collaborateurs, est une étape importante vers le développement d’une méthode pour étudier les liquides de spin. Les chercheurs ont examiné les propriétés d’un liquide de spin en le faisant interagir avec un supraconducteur. Ils ont utilisé un matériau d’ingénierie composé de couches atomiques alternées du supraconducteur et du liquide de spin candidat.

« Contrairement aux liquides de spin qui ne génèrent aucun signal, les supraconducteurs ont des signatures magnétiques claires et faciles à mesurer. Nous avons donc pu étudier les propriétés du liquide de spin en mesurant les petits changements qu’il a générés dans le supraconducteur », explique Persky. Les chercheurs ont utilisé un SQUID à balayage – un capteur magnétique extrêmement sensible capable de détecter à la fois le magnétisme et la supraconductivité – pour étudier les propriétés de l’hétérostructure.

« Nous avons observé des tourbillons créés dans le supraconducteur. Ces tourbillons sont des courants électriques circulants, chacun contenant un quantum de flux magnétique. La seule façon de créer de tels tourbillons est d’appliquer un champ magnétique, mais dans notre cas, les tourbillons se sont créés spontanément », explique Kalisky. Cette observation a montré que le matériau lui-même générait un champ magnétique. La plus grande surprise est venue lorsque ce champ ne s’est pas montré dans une mesure directe. “Étonnamment, nous avons constaté que le champ magnétique créé par le matériau était invisible pour une mesure magnétique directe”, ajoute Kalisky.

Les résultats ont mis en évidence une phase magnétique “cachée”, qui a été exposée dans l’expérience par l’interaction avec la couche supraconductrice. En collaboration avec des groupes de l’Université Bar-Ilan, du Technion, de l’Institut Weizmann, de l’Université de Californie à Berkeley et du Georgia Institute of Technology, les chercheurs ont conclu que cette phase magnétique était probablement le résultat direct de la relation entre la couche liquide de spin et la couche supraconductrice. Le magnétisme caché est le résultat de la séparation spin-charge dans le liquide de spin. Le supraconducteur réagit à ce magnétisme et cela génère des vortex sans avoir besoin d’un « vrai » champ magnétique.

Il s’agit en fait de la première observation directe du lien entre ces deux phases de la matière. Ces résultats donnent accès aux propriétés des liquides de spin insaisissables, telles que les interactions entre les électrons. Les résultats ouvrent également la porte à l’ingénierie de matériaux en couches supplémentaires, à travers lesquels la relation entre la supraconductivité et d’autres phases électroniques pourrait être étudiée. D’autres études sur la relation entre les liquides de spin et la supraconductivité pourraient permettre de concevoir des supraconducteurs fonctionnant à température ambiante, ce qui, à son tour, changerait notre vie quotidienne.

MLB : La marque impressionnante qu’Oswaldo Cabrera a avec le gant

Oswaldo Cabrera a été un garant pour les Yankees de New York, à tous les postes qu’il a essayés. Au départ, le Créole a pris le rôle dans le champ extérieur, ce à quoi il n’était pas du tout habitué. Il a à peine joué cinq matchs dans les bois, après son passage chez les mineurs. Cependant, cela ne l’a pas empêché de prendre pied auprès d’un grand patrouilleur.

Cela s’est reflété dans la statistique DRS (Defensive Runs Saved). Cette section mesure le nombre de points économisés en défense qu’un joueur a réalisés au cours de la saison. Lors de ses 28 premiers matchs dans les ligues majeures, il a enregistré un différentiel de +9 points pour son travail au gant. Ceci comme en témoigne le portail Fangraphs.

Surtout avec son travail dans le champ droit, Oswaldo Cabrera a joué principalement dans le champ droit. À ce poste, il a disputé 21 matchs et n’a commis aucune erreur. En 171,1 manches de travail, il n’a commis qu’une seule erreur en jouant au deuxième but des Yankees. Dans presque toutes les positions sur le terrain, le Vénézuélien montre qu’il a fait l’ajustement idéal pour rester une pièce précieuse avant les séries éliminatoires.

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