Alexeï Alekseïevitch Abrikossov (en russe : ), né le à Moscou (RSFSR, URSS) et mort le à Palo Alto (Californie), est un physicien soviétique puis russe naturalisé américain. Il est lauréat avec Vitali Guinzbourg et Anthony Leggett du prix Nobel de physique de 2003.
Descendant de la famille Abrikossov, il devient physicien en 1948 et démarre une thèse sous la tutelle de Lev Landau, futur prix Nobel de physique. La recherche d'Abrikossov porte sur la diffusion thermique dans les plasmas puis sur la théorie quantique des champs. Il est également un pionnier de la supraconductivité moderne, justifiant son prix Nobel.
À partir des années 1960, il se spécialise dans les métaux normaux, les semimétaux et les semi-conducteurs. En 1965, avec Lev Gorkov, Igor Dzialochinski et Isaak Khalatnikov, il décide de maintenir l'héritage de Landau, décédé en 1962, et fonde l’institut Landau de physique théorique. Il dirige dès lors, et jusqu'en 1988, le département sur la théorie des métaux. Il est ensuite nommé directeur de l'Institut de physique des hautes pressions de l'Académie des sciences de l'URSS à Troïtsk, près de Moscou.
En 1991, l'Union soviétique s'effondre et Abrikossov décide d'émigrer aux États-Unis, où il rejoint le laboratoire national d'Argonne, spécialisé dans la physique nucléaire, qui l'accueille jusqu'à la fin de sa carrière. Il y étudie la théorie de la matière condensée.
Il est l'auteur de nombreux ouvrages scientifiques de référence et reçoit plusieurs prix, dont le Nobel et le prix Lénine. Il est également conférencier dans diverses universités, soviétiques puis mondiales.
Biographie
Généalogie Alexeï Alexeïevitch Abrikossov naît le à Moscou (RSFSR).. Il est issu d'une célèbre famille russe, les Abrikossov. Son arrière-grand-père, Alexeï Abrikossov, fonde la société de confiserie Alexeï Ivanovitch Abrikossov et Fils qui devient en 1899 fournisseur officiel de la cour du Tsar Nicolas II. Son père, Alexeï Ivanovitch Abrikossov, est un pathologiste particulièrement reconnu. Il est vice-président de l'académie des sciences médicales de l'URSS et est notamment le médecin légiste de Lénine. Sa mère, Fani Davidovna Wulf, ancienne élève du père, est anatomiste en chef de l'hôpital du Kremlin.
Dans son entourage immédiat figure également son oncle, Dimitri Ivanovitch Abrikossov, diplomate exilé au Japon, qui œuvre, étant resté fidèle à l'Empire, à aider de nombreux réfugiés à démarrer une nouvelle vie en dehors de l'URSS. Son existence, qu'Alexeï ne découvre qu'une fois âgé, empêche ce dernier, sur les ordres du KGB, de participer au programme nucléaire soviétique.
La tante d'Alexeï, Anna Ivanovna Abrikossova, est une religieuse convertie au catholicisme qui est exilée en Sibérie. Alexeï intercède d'ailleurs, en 1993, auprès du pape Jean-Paul II, en lui écrivant une lettre pour décrire le sort de sa tante. Cette dernière est qualifiée par le Saint-Siège de « servante de Dieu » et est sur la voie de la béatification.
Études Alexeï Abrikossov est diplômé à , en 1943, d'un lycée à Kazan, une ville à l'est de Moscou où sa famille a fui l'invasion nazie. Il entame alors des études à l'Institut de génie énergétique de Moscou mais est, en 1945, transféré à l'université d'État de Moscou. En 1948, il y obtient, à l'âge de , une maîtrise en sciences, avec summa cum laude, de la Faculté de physique.
Abrikossov démarre une thèse sous la tutelle de Lev Landau, futur prix Nobel de physique, en physique théorique, à l'institut des problèmes physiques, connu plus tard sous le nom d'institut Kapitza. En 1947, Abrikossov réussit l'examen d'entrée pour devenir l'étudiant de Lev Landau, un examen réputé pour être assez ardu. La thèse d'Abrikossov porte sur l'étude de la diffusion thermique dans les plasmas et est en lien direct avec les recherches soviétiques sur la bombe nucléaire. Il la soutient avec succès en 1951 et reçoit le titre de candidat ès sciences.
Après cette thèse, Landau souhaite le garder à ses côtés, mais le fait que sa mère est juive pose au départ problème. Le KGB finit par accepter la proposition de Landau pour qu'Alexeï Abrikossov rejoigne ce qui deviendra plus tard l’institut Landau de physique théorique. La carrière professionnelle de Fani Davidovna Wulf joue en effet en faveur de son fils, notamment après l'autopsie de Horloogiyn Choybalsan, principal dirigeant de la République populaire mongole, qu'elle a pratiquée à Moscou.
Abrikossov intègre alors la « », un club de physique théorique parmi les plus célèbres au monde.
Début sur la supraconductivité Dès son entrée comme scientifique débutant, il travaille avec l'expérimentateur de l'institut, Nikolaï Zavaritski, sur la vérification expérimentale des prédictions de la théorie de Ginzburg-Landau. Il s'agit d'une théorie sur la supraconductivité. Ses résultats, utilisés plus tard dans la décennie, lui permettent de montrer l'existence de deux catégories de supraconducteurs.
Recherche sur la théorie quantique des champs Entre 1953 et 1955, Alexeï Abrikossov apporte des résultats importants sur la théorie quantique des champs en collaboration avec Lev Landau et Isaak Khalatnikov. Ces études révèlent l'échec de la théorique quantique des champs de l'époque, et la question se pose de changer la description de l'interaction des particules. Ces recherches mènent à la publication d'un article majeur en 1954, connu sous le nom de « Moscow zero ». Les nouvelles méthodes de calcul conçues à cette occasion sont utilisées par la suite pour résoudre un certain nombre de problèmes de physique statistique et les résultats obtenus mènent au principe de renormalisation, notamment décrit par Nikolaï Bogolioubov et Dmitri Chirkov, ce dernier étant un étudiant contemporain d'Abrikossov.
En 1955, il obtient alors le titre de docteur ès sciences, le plus haut grade de l'enseignement supérieur dans l'ancienne URSS, à seulement .
Quelques années plus tard, en 1961, en se basant sur ses travaux du début des années 1950, Abrikossov écrit, en collaboration avec Lev Gorkov et Igor Dzialochinski, le livre (Théorie quantique des champs en physique statistique). Cet ouvrage, publié en anglais en 1963 et dans une version revisitée en 1975, est considéré comme l'un des livres de référence dans le domaine. Par commodité, il est simplement nommé AGD, des initiales des trois auteurs.. Il est également traduit en allemand, chinois et japonais.
Recherche sur la supraconductivité En 1957, Abrikossov publie l'article , qui est à la base de la physique et de la supraconductivité moderne. Sur la base des travaux de Lev Landau et Vitali Guinzbourg et de la théorie phénoménologique dite de Ginzburg-Landau, il montre l'existence de deux catégories de supraconducteurs (types I et II). Cet article, particulièrement cité, est la source de son prix Nobel obtenu en 2003 avec Guinzbourg. Les résultats s'appuyent sur ses expériences menées entre 1951 et 1952 avec son collègue, Nikolaï Zavaritski. Abrikossov, qui n'était pas convaincu à la base, n'aurait accepté l'idée qu'après avoir lu un article de Richard Feynman sur les tourbillons quantiques dans l'hélium superfluide. Une des conclusions de sa recherche est la découverte d'une structure régulière de vortex quantiques, qui désormais portent le nom de vortex Abrikossov. Il faut alors attendre dix ans pour que des expérimentateurs admettent les résultats d'Abrikossov lorsqu'ils sont démontrés via des expériences. Cette découverte permet aux scientifiques de développer des matériaux supraconducteurs capables de transporter des courants beaucoup plus élevés et donc de générer des champs magnétiques bien plus importants. Ils sont utilisés pour l'imagerie par résonance magnétique et les supraconducteurs de type II qui alimentent le Grand collisionneur de hadrons, ce dernier ayant été utilisé pour découvrir le boson de Higgs, un concept lui-même issu de la supraconductivité. Les réalisations en matière de supraconductivité menées par Vitali Guinzbourg, Landau, Abrikossov et Lev Gorkov ont un tel impact qu’elles sont abrégées dans la littérature occidentale sous l'acronyme GLAG.
En parallèle de ses recherches sur les supraconducteurs, Alexeï Abrikossov travaille également sur la possibilité d'un hydrogène métallique au cœur des géantes gazeuses et, à la fin des années 1950, il se tourne vers la théorie microscopique de la supraconductivité après avoir pris connaissance des travaux de Nikolaï Bogolioubov. Avec Khalatnikov, Abrikossov généralise les résultats de Bogolioubov à une température finie, mais leurs deux articles sont rejetés par Evgueni Lifchits. La théorie BCS, proposée en 1957 par John Bardeen, Leon Neil Cooper et John Robert Schrieffer (prix Nobel de 1972), prouve les mêmes résultats mais de manière différente.
Avec Lev Gorkov et Isaak Khalatnikov, il continue les recherches, et tous trois publient en peu de temps de nombreux papiers sur la supraconductivité et notamment les impuretés magnétiques. Abrikossov et Gorkov, grâce à un formalisme introduit par Takeo Matsubara, sont les premiers à constater que les impuretés magnétiques et non magnétiques agissent différemment dans les supraconducteurs. Abrikossov est récompensé, en 1966, avec Vitali Guinzbourg et Lev Gorkov, par le prix Lénine pour ().
Recherche sur les métaux, semi métaux et semiconducteurs À partir de années 1960, avec Gorkov, Abrikossov oriente sa recherche de plus en plus vers la théorie des métaux normaux, des semimétaux et des semi-conducteurs. Il s'intéresse à l'effet Kondo (diffusion des électrons dans les métaux normaux par des impuretés magnétiques) et son travail mène à la découverte d'une résonance à basse température, désormais connue sous le nom de résonance d'Abrikossov-Suhl.
Avec différents collaborateurs, il publie des articles sur les semi-métaux. Il introduit notamment le concept d'isolant excitonique et ses travaux sont toujours pertinents et utilisés dans le cadre de la nanoélectronique, des isolants topologiques ou de la recherche autour du graphène. Il travaille notamment sur la théorie d'une transition excitonique du bismuth sous champs magnétiques forts et ses prédictions sont en accord parfait avec des données expérimentales. Ses travaux mènent en 1971 à la publication d'un livre sur les métaux, traduit en anglais sous le titre . En 1982, avec un groupe d'expérimentateurs, il reçoit le prix d'État de l'URSS pour ses travaux sur les semi-métaux et les semi-conducteurs à gap nul.
Dans les années 1960, Alexeï Abrikossov est amené à déménager souvent et à voyager en Union soviétique. En 1962, Lev Landau est gravement blessé lors d'un accident de voiture et ne peut plus faire de recherche en physique. Quatre de ses proches collaborateurs et élèves, Abrikossov, Lev Gorkov, Igor Dzialochinski et Isaak Khalatnikov, décident de maintenir son héritage et fondent l’institut Landau de physique théorique en 1965. Cet institut n'est pas à Moscou mais dans la ville de Tchernogolovka, près de la capitale. La même année, il est nommé professeur titulaire. Il dirige alors le département sur la théorie des métaux à l'institut, poste qu'il occupe jusqu'en 1988. En 1964, il est nommé membre correspondant de l'Académie des sciences de l'URSS et ne devient membre à part entière que plus tard.