Magnétisme et supraconductivité

Malgré l'étendue des sujets que recouvrent le magnétisme et la supraconductivité, ces phénomènes réalisent des états thermodynamiques brisant une symétrie continue: l'invariance par rotation dans le cas du magnétisme, et l'in­ variance de jauge dans le cas de la supraconductivité. Le cours a donc été conçu de façon à mettre en valeur l'importance des symétries brisées en physique de la matière condensée.

Le livre nécessite des bases assez minimales, et les techniques mathématiques utilisées restent assez élémentaires. Néanmoins, la mécanique quantique étant le fondement du magnétisme et de la supraconductivité, des bases sur le spin et le moment angulaire sont indispensables. Le chapitre 2 résume les connaissances nécessaires. Le premier chapitre explique comment construire les fonctions thermodynamiques en présence d'un champ magnétique. Comme le livre est constitué de deux parties, Magnétisme (I) et Supraconductivité (II), celles-ci sont spécifiées entre parenthèses dans les renvois aux sections et aux chapitres.

Les limites de ce livre ont naturellement nécessité des choix difficiles. Les omissions les plus importantes portent sur le magnétisme des impuretés dans les métaux. Ainsi l'effet Kondo et les fermions lourds ne sont pas abordés. Parmi les modèles exacts du magnétisme, la solution de la chaîne de Heisenberg par l'ansatz de Bethe n'est pas décrite car plusieurs excellentes monographies existent. Ont été également omis, les aspects du magnétisme liés au désordre comme les verres de spins et les aimants à champ aléatoire. C'est dommage, car ces sujets ont apportés d'importants progrès conceptuels sur les organisations complexes d'états qui seront probablement exploitées dans la décennie à venir pour comprendre les organisations biologiques. Enfin, de nombreuses applications importantes (diffusion de neutrons, magnéto-optique, enregistre­ ment magnétique) ne sont pas traitées, car il existe d'excellents ouvrages sur ces sujets.

J'aurais particulièrement aimé discuter les possibilités de coexistence entre le magnétisme et la supraconductivité. Parmi les sujets modernes, les aspects mésoscopiques de la supraconductivité sont assez facilement accessibles à partir de ce cours. Un ensemble de problèmes d'examens sont réunis en annexe. Des corrigés peuvent être obtenus sur le serveur national dédié aux études de troisième cycle, atlas.lpthe.jussieu.fr.