C’est grâce à l’effet Meissner qu’un supraconducteur peut léviter dans un champ magnétique. ©, Pixabay, DP

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Effet Meissner

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Supraconductivité : les secrets de la lévitation quantique  Difficile de ne pas éprouver une fascination envers la supraconductivité. Cette propriété quantique qui, entre autres prouesses, fait léviter les objets, est aujourd’hui au centre d’un grand nombre de recherches de pointe. Voici en vidéo un aperçu des plus belles lévitations quantiques. 

L'effet Meissner correspond au phénomène d'exclusion totale des champs magnétiques que l'on observe lorsqu'un supraconducteur est porté à une température située en dessous de sa température critique.

Ainsi l'effet Meissner définit l'apparition de la supraconductivité comme une transition de phase au cours de laquelle le matériau change de comportement magnétique. On parle également de « diamagnétisme parfait ».

Découverte de l'effet Meissner par Walther Meissner et Robert Ochsenfeld

L'effet Meissner a été découvert en 1933 par le physicien allemand Walther Meissner (d'où son nom) et par un autre physicien allemand nommé Robert Ochsenfeld. À cette époque, la découverte était totalement inattendue. Aujourd'hui, il est donc, avec la conductivité parfaite, l'une des caractéristiques rattachées à la supraconductivité.

En 2015, le train à sustentation magnétique japonais a roulé à plus de 600 kilomètres à l’heure. © Yosemite, Wikipédia, CC by-sa 3.0

Origine de l’effet Meissner : supraconducteurs et champs magnétiques

Lorsqu'un matériau devient supraconducteur et qu'il est placé dans un champ magnétique, des boucles de courant apparaissent à sa surface. À l'image de ce qu'il se passe dans un électroaimant, un champ magnétique se crée alors. Un champ magnétique qui s'ajuste de façon à compenser exactement le champ magnétique à l'origine du phénomène. Ainsi, on dit que le supraconducteur « expulse » le champ magnétique.

Effet Meissner et sustentation magnétique (lévitation)

En exploitant l'effet Meissner, on peut imaginer de développer, par exemple, des véhicules à sustentation magnétique. C'est le cas du train japonais baptisé Maglev pour Magnetic levitation, comprenez lévitation magnétique (voir image ci-dessus). Des aimants fixés sur le train, des bobines supraconductrices installées dans les rails et le tour est joué. L'ennui, c'est que pour que les bobines demeurent supraconductrices, elles doivent être maintenues — à l'aide d'hélium liquide — à une température avoisinant les 4 kelvins, soit quelque -269 °C.