Information

La supraconductivité: qu'est-ce que c'est et pourquoi elle est importante pour notre avenir

La supraconductivité: qu'est-ce que c'est et pourquoi elle est importante pour notre avenir


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

En janvier 2019, le CERN a annoncé qu'il finalisait les plans d'un futur collisionneur circulaire (FCC) pour remplacer le grand collisionneur de hadrons d'une longueur de près de 100 kilomètres, alimenté par des aimants qui exploitent la puissance de la supraconductivité. Capable d'accélérer des particules jusqu'à près de la vitesse de la lumière à briser ensemble, le FCC a le potentiel de devenir une «usine de bosons de Higgs». Mais qu'en est-il des supraconducteurs qui les rendent si puissants?

La réponse réside dans l'incroyable propriété de la supraconductivité, une caractéristique matérielle unique qui a le potentiel de révolutionner la transmission électrique, le transport et la physique telle que nous la connaissons.

Qu'est-ce que la supraconductivité?

La supraconductivité est clairement importante, alors qu'est-ce que c'est?

Pour commencer, nous devons comprendre comment le courant électrique traverse un matériau et quel rôle joue la résistance dans ce processus.

Pour avoir un courant électrique, vous devez avoir un matériau chargé négativement, un matériau qui a une charge relativement positive et un conducteur qui fait passer les électrons du matériau chargé négativement au matériau chargé positivement.

VOIR AUSSI: DES MÉDECINS DU MONDE DÉBUNK NOUVEAU SUPERCONDUCTEUR DÉCOUVERTE

Ce processus n’est cependant pas parfait. Tous les matériaux ne font pas passer ces électrons aussi facilement que le suivant, et même dans les métaux les plus conducteurs comme le cuivre, le matériau offre une résistance au courant. Cette résistance signifie que tout le courant ne peut pas traverser le matériau et que le courant perd une partie de son énergie sous forme de chaleur.

Cette perte d'énergie n'est pas nécessairement mauvaise, car cette énergie thermique est ce qui nous donne des lumières électriques et d'autres technologies modernes, mais si vous transmettez de l'énergie d'une partie du pays à une autre, cette perte d'énergie est incroyablement inefficace.

Un autre problème est que le courant s'affaiblit avec le temps en passant à travers un matériau résistant car il est lentement sapé sous forme d'énergie thermique. Cela signifie qu'il y a une limite à la distance qu'un courant électrique peut parcourir avant de se dissiper complètement.

C'est ce qui rend la supraconductivité si spéciale. La supraconductivité se produit lorsqu'un matériau cesse de résister à un courant électrique et lui permet de le traverser librement, sans aucune perte d'énergie apparente.

Pour amener le matériau dans un état supraconducteur, le matériau doit être congelé à une température extrêmement basse, parfois à seulement quelques degrés au-dessus du zéro absolu (-459,67 degrés Fahrenheit, -273,15 degrés Celsius). Ensuite, pour des raisons que nous ne pouvons toujours pas expliquer, la résistance électrique s'arrête brusquement et un courant électrique peut continuer autour d'un circuit apparemment pour toujours.

Ce n’est pas la seule propriété exotique de la supraconductivité. De nombreux matériaux à l'état supraconducteur peuvent annuler un champ magnétique, conduisant à des aimants «planant» au-dessus du supraconducteur.

Comment avons-nous même découvert quelque chose comme un supraconducteur?

Comme beaucoup de grandes découvertes scientifiques, la supraconductivité a été découverte entièrement par accident.

Le 8 avril 1911, le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes de l'Université de Leiden étudiait les propriétés du mercure solide lorsqu'il est tombé sur le phénomène étrange.

Prenant de l'hélium liquide et l'utilisant pour ramener la température d'une bobine de mercure solide à seulement 4,2 degrés Kelvin (-452,11 degrés Fahrenheit, -268,95 degrés Celsius), Onnes a vu que la résistance électrique a soudainement disparu et que la force du courant électrique dans le la bobine ne s'est pas dissipée.

Onnes a ensuite testé ce procédé sur du plomb et a constaté qu'il cessait également de résister à un courant électrique, cette fois à 7 degrés Kelvin. Il a nommé la propriété supraconductrice nouvellement découverte et a remporté le prix Nobel en 1913 pour son travail.

Le prochain grand bond a eu lieu en 1933 lorsque les scientifiques allemands Walther Meissner et Robert Ochsenfeld ont découvert que le matériau à l'état supraconducteur repoussait un champ magnétique. Un aimant passant sur un conducteur générera un courant électrique, ce qui rend les générateurs électriques possibles.

Dans un supraconducteur cependant, le courant produit par l'aimant reflète exactement le champ généré par l'aimant, qui repousse l'aimant. Cela a pour effet de forcer l'aimant à planer dans l'air, ce que l'on appelle aujourd'hui l'effet Meissner.

Les scientifiques continuent de faire des découvertes au cours des deux prochaines décennies, mais la prochaine étape majeure de la supraconductivité est venue quand Alex Müller et Georg Bednorz du laboratoire de recherche IBM à Rüschlikon, en Suisse, ont créé un matériau céramique supraconducteur à 30 degrés Kelvin.

Cela a déclenché une vague d'activité, car les scientifiques n'avaient pas considéré une céramique comme un matériau supraconducteur - les céramiques sont généralement des isolants - ce qui a finalement conduit une équipe de recherche de l'Université d'Alabama-Huntsville à développer une céramique supraconductrice à 92 degrés Kelvin ( -294 degrés Fahrenheit, -181,15 degrés Celsius), plus chaud que l'azote liquide, qui est largement disponible.

Comment les supraconducteurs sont-ils utilisés?

Nous explorons toujours les applications pratiques des supraconducteurs, mais ils ont déjà été utilisés dans le monde.

Outre les utilisations industrielles spécifiques, l'application la plus largement utilisée pour les supraconducteurs est une machine IRM couramment trouvée dans les hôpitaux. Seul un système supraconducteur pourrait permettre à l'énergie requise pour générer un champ magnétique qui alimente une IRM, qui peut être de 2 500 à 10 000 fois la force du champ magnétique terrestre, d'être économique.

Outre la machine IRM, l'utilisation la plus connue de matériaux supraconducteurs est dans les accélérateurs de particules, comme ceux utilisés dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN ou son futur collisionneur circulaire proposé.

Si la machine IRM semble puissante, le LHC est une bête absolue.

Envoyer des milliards de particules sur 27 km de tunnels à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, maintenir le faisceau de particules stable et se déplacer le long du chemin précis nécessite un champ magnétique d’une immense puissance, plus de 100 000 fois le champ magnétique terrestre. Cela nécessite une énorme quantité d'énergie, le type que les bobines supraconductrices peuvent fournir.

L'avenir de la supraconductivité

Nous ne savons pas grand chose sur les matériaux supraconducteurs et nous développons chaque jour de nouvelles applications pour les supraconducteurs.

L'espoir est d'utiliser un jour la supraconductivité dans les transmissions de puissance, ce qui réduirait considérablement les coûts énergétiques dans le monde. Les trains mag-lev, qui utilisent la supraconductivité pour faire planer un wagon au-dessus du rail, éliminant ainsi les frottements qui pourraient ralentir un train, peuvent être l'avenir du transport.

Qui sait? Peut-être qu'un jour nous aurons des appareils électroniques qui utilisent des supraconducteurs pour nous donner des smartphones qui ne doivent être rechargés qu'une fois par mois ou plus.

Tout le monde peut le deviner, mais avec les progrès rapides de notre technologie, nous verrons probablement tous la supraconductivité dans nos vies comme une caractéristique régulière tôt ou tard.


Voir la vidéo: ENERGIE LIBRE u0026 MOTEUR QUANTIQUE À AIR LIQUIDE nikola tesla supraconductivité moteur à air comprimé (Mai 2022).