Des physiciens chinois de l'Université de Pékin ont découvert une nouvelle phase dans les supraconducteurs, qui coïncide exactement avec la frontière où le matériau se met soudain à conduire le courant sans résistance, sur le « flanc gauche » du diagramme température-pression.
Les chercheurs Yu-Cheng Zhu, Jia-Xi Zeng et Xin-Zheng Li ont montré que cette phase — le désordre quantique du réseau — naît des fluctuations quantiques des noyaux des atomes. Contrairement aux modèles habituels, où le rôle principal est attribué aux électrons, c'est ici le comportement du réseau cristallin lui-même qui s'avère déterminant.
Les scientifiques ont appliqué la méthode des intégrales de chemin en dynamique moléculaire afin de prendre en compte la nature quantique des noyaux. Les calculs ont révélé une région triangulaire sur le diagramme de phase pression—température, où le réseau conserve son désordre grâce aux effets quantiques. La frontière gauche de cette région coïncide avec la température d'apparition de la supraconductivité.
L'effet se manifeste particulièrement nettement dans les matériaux contenant du nickel. Lorsque l'hydrogène est remplacé par du deutérium, la frontière de la phase quantique se décale et la température maximale de supraconductivité chute de 220 à 160 kelvins. Cela confirme le lien direct entre les fluctuations nucléaires et le mécanisme d'appariement des électrons.
Cette découverte change la conception de la supraconductivité à haute température : il faut désormais la considérer comme un état quantique conjoint des électrons et du réseau. Auparavant, les diagrammes structuraux étaient construits sans tenir compte des effets à plusieurs corps des noyaux, ce qui conduisait à des prédictions inexactes.
La nouvelle phase fournit un repère pour la recherche de matériaux présentant des températures de supraconductivité plus élevées et explique pourquoi, sur le « flanc gauche » du dôme, la supraconductivité s'interrompt brusquement.
