Comme Bardeen, Cooper et Schrieffer (BCS) ont pu le démontrer, c’est l’interaction électron-phonon qui sert de médiateur à la supraconductivité.

Dans une image simplifiée, un premier électron — léger, rapide (vitesse de Fermi $v_F$) et chargé négativement — déforme lors de son passage le réseau constitué par les masses lourdes des ions positifs du réseau. Un second électron peut alors ressentir cette distorsion, car celle-ci ne disparaît qu’à la vitesse du son ($v_s$) et l’on a $v_F \gg v_s$. Cela conduit à une interaction attractive entre les électrons, qui vont alors former des paires de Cooper et subir une transition de phase vers l’état de supraconductivité.

Prenons-les comme exemple et penchons-nous ici sur le composé $\text{CeCoIn}_5$. L’ion $\text{Ce}^{3+}$ dans ce composé est magnétique. Ainsi, si l’on mesure la susceptibilité magnétique à haute température, on observe ce moment ; en ajustant ces mesures selon la loi de Curie-Weiss, on obtient une ordonnée à l’origine négative. Pour un matériau magnétique ordinaire, on interpréterait cela comme des interactions antiferromagnétiques donnant lieu à un ordre magnétique.

Cependant, de manière inattendue, on observe une transition de phase supraconductrice. Il existe par ailleurs un analogue non magnétique, le $\text{LaCoIn}_5$, qui possède exactement la même structure cristalline et donc, très probablement, les mêmes interactions électron-phonon. Curieusement, le $\text{LaCoIn}_5$ est un métal normal et ne devient pas supraconducteur. Le moment magnétique sur le cérium ($\text{Ce}$) est donc un ingrédient essentiel à la supraconductivité.

Remarquez également l’énorme différence de coefficient de Sommerfeld $C_m/T$ entre le $\text{CeCoIn}_5$ et le $\text{LaCoIn}_5$, qui témoigne de fortes corrélations électroniques, ou de masses électroniques dites « lourdes ».

La supraconductivité peut être détruite par l’application d’un champ magnétique.

Normalement, pour un supraconducteur de type II comme le $\text{CeCoIn}_5$, on ne devrait observer que deux phases : la phase de Meissner, où des supercourants écrantent complètement l’intérieur du supraconducteur du champ magnétique à de très faibles champs (très difficile à observer dans le $\text{CeCoIn}_5$), et la phase d’Abrikosov, où le champ magnétique pénètre le supraconducteur sous forme de quanta de flux, un peu comme lorsque l’on plante des spaghettis dans une tranche de hot-dog.

Cependant, pour des champs très élevés et à très basse température, il existe une phase supplémentaire dans le $\text{CeCoIn}_5$, appelée « phase Q » (la ligne TFFLO sur le graphique).

Une étude minutieuse par diffusion de neutrons sur des monocristaux de $\text{CeCoIn}_5$ a démontré qu’un ordre antiferromagnétique (AFM) est présent au sein de la phase Q. Ce qui rend ce phénomène si inhabituel, c’est que l’AFM existe uniquement à l’intérieur de la région supraconductrice du diagramme de phases, mais qu’il est totalement absent dans l’état normal