Visualisation interactive de l'effet Meissner : lévitation magnétique supraconductrice, expulsion du flux, courants d'écran et pinçage du flux dans les supraconducteurs de type II
Découvert par Walther Meissner et Robert Ochsenfeld en 1933, l'effet Meissner est l'expulsion du flux magnétique d'un supraconducteur lorsqu'il est refroidi en dessous de sa température critique Tc. Contrairement à un conducteur parfait, un supraconducteur expulse activement tous les champs magnétiques internes — il s'agit d'une transition de phase thermodynamique, et non simplement d'une résistance nulle. À l'intérieur d'un supraconducteur, B = 0 (dans l'état Meissner), et des courants d'écran superficiels circulent dans une fine couche de profondeur de pénétration de London, générant un champ opposé. Cela fait du supraconducteur un diamagnétique parfait (χ = −1), permettant la lévitation magnétique.
La force de lévitation provient de l'interaction entre le champ de l'aimant permanent et la réponse diamagnétique du supraconducteur. La méthode de l'image donne une force répulsive comme si un dipôle miroir existait sous la surface. Le paramètre d'ordre dépendant de la température Δ(T) ∝ (1 − (T/Tc)²)^(1/2) module l'intensité du courant d'écran et la profondeur de pénétration λ(T) = λ₀/√(1 − (T/Tc)⁴).
Les supraconducteurs de type II comme YBCO possèdent deux champs critiques Hc1 et Hc2. Entre les deux, le flux magnétique pénètre sous forme de vortex quantifiés (Φ₀ = h/2e ≈ 2,07×10⁻¹⁵ Wb). Ces vortex sont piégés par les défauts cristallins, créant un verrouillage quantique — le supraconducteur est bloqué en position et peut léviter à n'importe quel angle, même à l'envers.
Commencez avec le préréglage YBCO. Le canevas principal montre les lignes de champ magnétique se courbant autour du supraconducteur. Faites glisser la température de 300K à 77K pour observer la transition de phase — les lignes de champ sont expulsées lorsque le matériau devient supraconducteur. Augmentez le champ magnétique pour une lévitation plus forte. Ajustez le pinçage du flux pour simuler le comportement de type II : pinçage nul permet le glissement libre, pinçage maximal verrouille le supraconducteur en place. Le diagramme de phase T-B affiche le point de fonctionnement actuel par rapport aux courbes critiques.