Le premier animal au monde qui lévitera est une souris de Grenoble.

par Renaud DE LA TAILLE

Pour comprendre ce phénomène sans précédent, il faut rappeler quelques principes. Toute matière réagit à un champ magnétique mais elle le fait différemment selon qu'elle est diamagnétique, paramagnétique ou ferromagnétique.

La plupart des substances et, en particulier, tous les composés organiques (bois, plastiques, tissus animaux), sont diamagnétiques, c'est-à-dire que, dans un champ magnétique, leur orientation est contraire à celle de ce champ. Les matériaux paramagnétiques sont moins courants : ce sont quelques gaz, dont l'oxygène, quelques métaux, dont le chrome et l'aluminium, ils s'aimantent dans le même sens que le champ, mais de façon beaucoup plus faible. Enfin, les ferromagnétiques sont encore plus rares, ce sont le fer, le nickel le cobalt, certains alliages, dont la réaction à un champ magnétique est très marquée. Ils s'orientent en accord avec le champ.

Avec les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques, il faut des champs très intenses pour que les effets soient manifestes. Aussi Eric Beaugnon et son équipe, du Centre de recherches sur les très basses températures, à Grenoble, vont-ils utiliser, pour faire léviter une souris, un double électro-aimant capable de produire des inductions magnétiques allant jusqu'à 27 teslas. Cet électro-aimant est constitué d'une bobine de cuivre d'axe vertical, entourée d'une bobine supraconductrice refroidie à l'hélium liquide ; celle-ci ne présente plus aucune résistance au passage du courant ; on peut donc y faire circuler des intensités très élevées, qui engendrent un champ magnétique d'une puissance considérable.

Lors de leurs premiers essais dont nous avons fait mention il y a deux mois, les expérimentateurs avaient placé des objets de l'ordre du centimètre cube dans un tube placé au centre des bobines. Les corps diamagnétiques réagissant de manière contraire au fer, comme on l'a vu plus haut, ils ne sont pas attirés à l'intérieur du bobinage, mais repoussés. On peut ainsi faire léviter de l'eau, du graphite (*) et du bismuth.

L'interprétation du diamagnétisme est complexe ; pour la simplifier, disons que le champ modifie l'orbite des électrons autour des atomes du matériau diamagnétique ; le champ propre à ces électrons se trouve ainsi orienté en sens contraire de celui qui les a déplacés. Il y a donc répulsion entre les deux et c'est cette force, appliquée à tous les électrons du matériau, qui le soutient contre la pesanteur.

Mais la force en question est faible, et il faut un champ intense appliqué à des objets de masse réduite pour que les effets en soient manifestes. De plus, l'intensité du champ diminue beaucoup dès qu'on s'éloigne du centre des bobines, et l'expérience se limite donc à une très petite zone à l'intérieur du tube. Beaugnon a donc rappelé, pour tempérer les imaginations, qu'on ne pourrait pas mettre un homme en lévitation (**), (***). En revanche, une souris est assez petite pour entrer dans le tube et assez légère pour être soulevée par le champ.

Relevons que le type de lévitation par diamagnétisme est stable, contrairement à la sustentation fondée sur le ferromagnétisme, qui est mise en jeu sur les trains, et qui, elle, est instable : il faut d'autres aimants de chaque côté pour maintenir les wagons au-dessus de la piste. Avec le diamagnétisme, on peut ainsi maintenir certaines substances à l'abri de tout contact avec les parois d'un récipient et donc obtenir, par exemple, des cristaux organiques parfaitement purs, utiles dans l'étude des virus. Ce n'est donc pas pour s'amuser qu'on étudie ce mode de lévitation.

Science & Vie N°885, Juin 91, page 101

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(*) 4 aimants au Néodyme de type W-05-G produisent un champ suffisant pour faire léviter une petite lamelle de graphite pyrolytique

(**) mais on peut toujours rêver... avec cette fois 4 aimants au Néodyme de type W-12-G , et toujours une lamelle de graphite pyrolytique , il est possible de recréer, en modèle réduit, le fameux Hoverboard que Marty utilise dans "Back to the Future II" (h.roussel - octobre 2004)

(***) le 28/09/2011, l'Université Paris Diderot à mis en ligne sur YouTube une réplique grandeur nature de l'Hoverboard de Marty utilisant des supraconducteurs refroidis à l'azote liquide et planant à quelques centimètres au dessus d'une piste magnétique ! la séquence YouTube du 28/09/2011et la réalisation de la piste magnétique et de l'Hoverboard