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Une invitation à la supraconductivité.

By Benoît Douçot

Abstract

1 - Introduction<br />2 - La notion d'écrantage<br />On montre comment un métal écrante un champ électrique statique, à la différence d'un semi-conducteur ou de tout autre matériau diélectrique. Seuls les supraconducteurs écrantent totalement un champ magnétique statique (effet Meissner). Ces divers comportements sont reliés à des conditions précises sur les limites statiques des fonctions de réponse électromagnétique.<br />3 - Le modèle du champ de phase<br />Nous essayons de motiver une description phénoménologique de l'état supraconducteur à l'aide d'un champ scalaire appelé champ de phase. Nous montrons comment l'on peut retrouver les propriétés électromagnétiques d'un supraconducteur comme l'effet Meissner à partir d'un tel modèle. La dynamique de ce modèle contient des effets physiques remarquables comme l'effet Josephson, dont nous discutons une application à travers le SQUID dc. Nous montrons aussi que la conjugaison phase-nombre de particules peut donner lieu à d'intéressants régimes où les fluctuations quantiques de la phase ne sont pas négligeables.<br />4 - Fonctions de réponse électromagnétique pour un système d'électrons non relativistes<br />Ce chapitre est en fait un appendice qui rassemble divers points un peu plus formels qui ont été détachés du chapitre 2, pour ne pas masquer la physique derrière trop d'équations. Une présentation très détaillée du calcul du tenseur de réponse électromagnétique pour un gaz d'électrons est donnée, dans un langage qui évite délibérement l'usage de la deuxième quantification (pour ne pas effrayer les lecteurs peu habitués à celle-ci).DEAL'esprit de ce cours a été d'aborder la supraconductivité à la fois pour elle-même (avec comme intention de mettre au premier plan un effet quantique "macroscopique" comme l'effet Josephson), et en tant qu'illustration d'un certain nombre de concepts que l'on retrouve dans beaucoup de phénomènes physiques, comme celui de brisure spontanée de symétrie, ou encore de modèle effectif. La notion de fonction de réponse joue un rôle central dans ce cours, en tant que lien entre les observations expérimentales et les modèles théoriques. Dans cette optique, nous montrons en quoi ces fonctions de réponse diffèrent profondément entre un métal (fût-il sans impureté) et un supraconducteur, ce qui indique que le spectre des états de basse énergie subit une importante transformation lorsque l'on passe du métal au supraconducteur. Ce cours a été donné plusieurs années au DEA "Champs-Particules- Matière" commun aux universités Paris 6, 7 et 11. Il se veut accessible à tous les étudiants qui connaissent la mécanique quantique enseignée en maîtrise de physique (127 pages)

Topics: [PHYS] Physics [physics]
Publisher: HAL CCSD
Year: 2006
OAI identifier: oai:HAL:cel-00092943v1
Provided by: Hal-Diderot
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