Spectroscopie de fluctuation : Des ondes de Rayleigh-Jeans aux clusters de vortex d'Abrikosov

Les fluctuations supraconductrices (SC), découvertes à la fin des années 1960, ont constitué un domaine de recherche important en supraconductivité car elles se manifestent dans une variété de phénomènes. En effet, la physique sous-jacente des fluctuations SC permet d'élucider les propriétés fondamentales de l'état supraconducteur. L'intérêt pour les phénomènes de fluctuation SC a été renforcé par la découverte des supraconducteurs à haute température critique (HTS) à base de cuprates. Dans ces matériaux, les fluctuations supraconductrices apparaissent sur une large gamme de températures en raison des longueurs de cohérence extrêmement courtes des supraconducteurs et de la faible dimensionalité effective des systèmes électroniques. Ces fortes fluctuations conduisent à des propriétés anormales de l'état normal dans certains matériaux HTS. Dans le cadre de la théorie phénoménologique de Ginzburg-Landau, et plus largement dans l'approche microscopique diagrammatique basée sur la théorie BCS, les fluctuations SC ainsi que d'autres contributions quantiques (localisation faible, etc.) ont permis une nouvelle manière d'examiner et de caractériser des systèmes électroniques désordonnés, des métaux granulaires, des structures de Josephson, des superréseaux artificiels, et d'autres. La caractéristique principale des fluctuations SC est sa forte dépendance à la température et au champ magnétique à proximité de la transition de phase supraconductrice. Cette dépendance permet de séparer les effets de fluctuation des autres contributions et fournit des informations sur les paramètres microscopiques d'un matériau, en particulier, la température critique et le champ magnétique critique à zéro température. En tant que tel, les fluctuations SC sont très sensibles aux processus de relaxation qui rompent la cohérence de phase et peuvent être utilisées comme un instrument de caractérisation polyvalent pour les SC : La spectroscopie de fluctuation a émergé comme un outil puissant pour étudier les propriétés des systèmes supraconducteurs à un niveau quantitatif. Ici, la physique des fluctuations SC est revue, commençant par une description qualitative des fluctuations thermodynamiques proches de la température critique et des fluctuations quantiques à température nulle à proximité du deuxième champ critique. L'analyse de ces dernières nous permet de présenter la formation de fluctuations comme une fragmentation du réseau d'Abrikosov. Enfin, cette revue met en évidence une série de résultats expérimentaux suivis d'une description microscopique et d'une analyse numérique des effets des fluctuations sur de nombreuses propriétés des supraconducteurs dans l'ensemble du diagramme de phase et au-delà de la phase supraconductrice.