Nager à contre-courant

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Était ouvert à l’inattendu dans la science : le prix Nobel de physique K. Était ouvert à l’inattendu dans la science : le prix Nobel de physique K. Alex Müller.

Ce fut une sensation scientifique : en 1986, le physicien et membre d’IBM K. Alex Müller et son collègue J. Georg Bednorz ont découvert le premier supraconducteur à haute température. Un an plus tard, les deux chercheurs recevaient le prix Nobel de physique pour leur découverte. K. Alex Müller est décédé à l’âge de 95 ans à Zurich.

En 1986, un épisode passionnant de l’histoire des sciences s’est déroulé à Zurich. Tout a commencé par une idée folle que K. Alex Müller, alors IBM Fellow et à l’université de Zurich, a ramenée d’un voyage en Sicile. Au bout du compte, la découverte de ce que l’on appelle les supraconducteurs à haute température - une réalisation d’une portée considérable. Un an plus tard, Müller et son collègue de recherche J. Georg Bednorz ont reçu le prix Nobel de physique pour cette découverte.

Conduire le courant sans résistance

Dès 1911, le Néerlandais Kamerlingh Onnes avait découvert que de nombreux métaux devenaient supraconducteurs à des températures très basses, autour de moins 270 degrés Celsius : Ils conduisent l’électricité sans résistance dans ces conditions extrêmes. Le rêve de transmettre l’électricité sans perte sur de grandes distances n’a plus quitté la physique. Mais dans les années 70 au plus tard, la recherche sur les supraconducteurs s’est retrouvée dans une impasse. Le fait que la conductivité n’apparaisse qu’à des températures proches du zéro absolu a fait s’évanouir la perspective d’une application pratique des supraconducteurs dans la technique des courants forts.

K. Alex Müller voulait sortir de cette impasse. Il a initié à son projet son ancien stagiaire et doctorant, le jeune chercheur allemand J. Georg Bednorz, avec lequel il travaillait depuis quelque temps au laboratoire de recherche IBM de Rüschlikon. Tous deux ont décidé d’étudier la supraconductivité de certains matériaux - plus précisément des oxydes de lanthane, de baryum et de cuivre. De tous les oxydes ! Dans des conditions normales, ceux-ci n’ont qu’une faible conductivité. Jusqu’à présent, on considérait comme allant de soi que seuls les composés métalliques pouvaient être considérés comme des supraconducteurs. Müller avait déjà émis l’hypothèse que les oxydes pouvaient devenir supraconducteurs dans certaines conditions, mais personne ne l’avait pris au sérieux. C’est ce qui m’a motivé. J’avais simplement envie de nager à contre-courant’, a déclaré un jour le physicien.

Une nouvelle classe de supraconducteurs

Sa persévérance a porté ses fruits : Ensemble, K. Alex Müller et J. Georg Bednorz sont parvenus à démontrer un fait étonnant, qui n’a pas encore été complètement expliqué à ce jour : la propriété de l’oxyde de lanthane, de baryum et de cuivre, qui conduit mal l’électricité, se transforme en son exact contraire à très basse température - en supraconductivité. Mais ce n’était même pas le résultat le plus excitant de ces expériences. La véritable sensation était la suivante : la température à laquelle l’oxyde de cuivre acquiert des capacités supraconductrices - la "température de transition" - était étonnamment élevée, à moins 238 degrés. Cela a également surpris Bednorz et Müller eux-mêmes. Ils avaient découvert une nouvelle classe de supraconducteurs - les supraconducteurs à haute température (HTSL) - et ont reçu le prix Nobel en 1987.

Le monde entier s’est alors mis à la recherche de nouveaux records de température pour les connexions céramiques supraconductrices. Entre-temps, on est arrivé à une température de rupture de moins 140 degrés. L’énorme avantage des HTSL : pour le refroidissement, on ne dépend plus de l’hélium liquide coûteux comme pour les supraconducteurs ordinaires, mais on peut utiliser de l’azote moins cher, qui devient liquide à moins 196 degrés. Les supraconducteurs à haute température sont aujourd’hui utilisés pour les capteurs, les centrales électriques ou les appareils médicaux.

Les appareils radio et la nature impondérable

Né en 1927 à Bâle, K. Alex Müller, fils d’un commerçant et petit-fils d’un fabricant de chocolat, a grandi à Lugano. C’est à l’internat de Schiers qu’il a assemblé ses premiers appareils radio, puis réparé des voitures pour le plaisir. Après son baccalauréat, Müller a étudié la physique à l’EPF de Zurich de 1946 à 1952. Parmi ses professeurs, il y avait le célèbre physicien Wolfgang Pauli, chercheur en physique quantique et prix Nobel, et le physicien nucléaire Paul Scherrer. K. Alex Müller a dit un jour que Pauli avait toujours gardé, malgré toute sa précision méthodologique, le sentiment de l’impondérable de la nature et des processus de connaissance. Cette attitude, selon laquelle ce qui est décisif dans la science arrive souvent de manière tout à fait inattendue, Müller l’avait intériorisée.

Après son doctorat à l’EPFZ en 1958, K. Alex Müller est devenu chef de projet à l’Institut Battelle de Genève. En 1963, il a rejoint IBM à Rüschlikon, où il a pu mener ses recherches librement et en toute indépendance en tant que Fellow. De 1971 à 1985, il a également dirigé le département de physique d’IBM. Parallèlement, il a enseigné et fait de la recherche à l’université de Zurich. En 1962, Müller a été nommé privat-docent à l’UZH, puis professeur titulaire en 1970 et enfin professeur ordinaire de physique des solides en 1987, peu avant de recevoir le prix Nobel. K. Alex Müller a pris sa retraite en 1994. Même après son départ à la retraite, le physicien a continué à suivre avec engagement les développements dans son domaine de recherche et a conservé pendant longtemps son propre bureau sur le campus d’Irchel. K. Alex Müller est décédé à l’âge de 95 ans à Zurich.