Note publique d'information : Le phénomène des courants permanents dans un anneau traversé par un flux magnétique
est un des problèmes les plus fondamentaux de la physique mésoscopique. A l'équilibre
thermodynamique, en présence d'un flux magnétique, un anneau conducteur est parcouru
par un courant non dissipatif, et ce, bien qu'il ne soit pas supraconducteur. L'existence
de ces courants permanents dans des systèmes isolés a pu être établie avec certitude
par quelques expériences historiques, même si de nombreux faits expérimentaux restent
encore inexpliqués. Il apparaît alors qu'une question primordiale est de savoir si
les courants permanents peuvent survivre dans une géométrie d'anneaux connectés, et
ce, même si la taille totale du système devient très grande devant Lphi. Nous avons
donc réalisé un échantillon comportant quatre ou seize anneaux connectés entre eux,
et gravés dans une hétérojonction d'arséniure de gallium. La détection de l'aimantation
due aux courants permanents est réalisée par un µ-squid en aluminium, déposé directement
sur les anneaux pour un couplage optimal. De plus, un système de grilles métalliques
nous permet d'obtenir une mesure précise du niveau de bruit, et une boucle d'étalonnage
permet de relier simplement le signal d'aimantation à l'amplitude du courant permanent
circulant dans les anneaux. Nous avons ainsi pu montrer deux faits expérimentaux nouveaux
: les courants permanents existent toujours dans une géométrie où les anneaux sont
connectés, et ce même si la longueur totale de la chaîne d'anneaux est très grande
devant Lphi. Par ailleurs, nous avons établi que l'amplitude des courants permanents
n'est pas sensiblement modifié que les anneaux soient connectés ou non. Ces résultats
montrent que les courants permanents ne sont pas une propriété spécifique aux systèmes
isolés et plus petits que Lphi ; il s'agit donc d'un effet quantique robuste, que
l'on peut penser observer dans des sytèmes macroscopiques
Note publique d'information : Persistent currents in a ring threated by a magnetic flux is one of the most basic
properties of mesoscopic physics. In the presence of a magnetic flux, a mesoscopic
normal metal ring carries an equilibrium non-dissipative persistent current. Key experiements
have confirmed the existence of persistent currents in isolated rings, although many
experimental facts are still not well understood. In this context, an important question
is to know if persistent currents can survive in a geometry of connected rings, the
total size of the system being much longer than Lphi. We have fabricated a sample
with four and sixteen connected rings, etched in a gallium arsenide heterostructure.
The magnetization due to persistent currents is detected with aluminium µ-squids,
deposited on the top of the rings in order to have the best coupling. Moreover, metallic
gates were included in order to have an accurate measurement of the noise level, and
a calibration loop allows to have absolute magnetization measurements of the persistent
currents in one ring. Our experiment shows that the persistent currents still exist
in a geometry where the rings are connected, the total length of the system being
much longer than Lphi. Moreover, we have shown that the amplitude of the persistent
currents is not significantly modified when connecting or isolating the rings. OUr
results show that the persistent currents are not a specific property of isolated
system smaller than Lphi : it is a robust effect that may be observed even in macroscopic
samples
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