Pourquoi et comment Kamerlingh Onnes découvre-t-il la supraconductivité ?
Au début du XXème siècle, Kamerlingh Onnes voulait mesurer et comprendre les propriétés des métaux à très basse température. Jusqu’alors, on observait que la résistance d’un métal chute progressivement quand la température décroit. Mais que se passerait-il si on refroidissait jusqu’au zéro absolu ? La résistance continuerait-elle de descendre doucement, ou bien saturerait-elle, ou bien au contraire divergerait-elle vers une valeur infinie ?
Les premières mesures montraient une saturation de la résistance, mais cette saturation semblait dépendre fortement de la pureté du métal. Voilà pourquoi Onnes choisit de mesurer le métal qu’il savait bien purifier : le mercure.
Le 8 avril 1911, Onnes découvre à sa stupéfaction qu’en dessous de 4,2 K (environ -269°C), la résistance du mercure chute soudainement à zéro !
Cette expérience est reproductible et montre de plus une chute très soudaine, absolument inattendue et inexplicable. Tout se passe comme si soudainement les électrons du métal se mettent à avancer sans que rien ne les freine. K. Onnes appelle ce phénomène « la supraconductivité », un surnom qu’il invente le jour où il reçoit le Prix Nobel.
Pour démontrer qu’il y a vraiment une disparition totale de la résistance, Kamerlingh Onnes fait peu de temps après une expérience de courant permanent dans un anneau d’étain, un autre supraconducteur. Après avoir initié un courant électrique dans l’anneau, il observe bien que ce courant ne disparait pas, confirmant ainsi ses premières mesures.
