Huit choses que font les aimants et qui tiennent de la sorcellerie

Lâchez un aimant puissant dans un tube de cuivre et il descend comme à travers du miel, alors même que le cuivre n'est pas magnétique. En tombant, l'aimant induit dans le cuivre des courants électriques tourbillonnants, appelés courants de Foucault. Selon la loi de Lenz, ces courants créent leur propre champ qui s'oppose à la chute. Un aimant puissant peut mettre plusieurs secondes à descendre dans un tuyau de cuivre d'un mètre qu'il franchirait en moins d'une demi-seconde à l'air libre. Le même effet freine les trains sans les toucher.

Tout matériau magnétique possède un point de Curie, une température au-delà de laquelle il perd entièrement son magnétisme. Pour le fer, ce seuil est de 770 degrés Celsius. La chaleur frappe les atomes avec tant d'énergie que leurs domaines magnétiques alignés sombrent dans le chaos, et le métal ne peut plus retenir de champ. Laissez-le refroidir et il pourra de nouveau être aimanté. Nommé d'après Pierre Curie, qui l'étudia en 1895.

Refroidissez certains matériaux sous leur température critique et ils deviennent supraconducteurs, expulsant les champs magnétiques par ce qu'on appelle l'effet Meissner. Un aimant posé au-dessus de l'un d'eux reste suspendu dans les airs, immobilisé comme épinglé. Certains supraconducteurs céramiques y parviennent autour de moins 180 degrés Celsius, accessibles à l'azote liquide, ce qui fait de l'aimant flottant un spectacle saisissant de laboratoire.

Coupez un aimant droit en deux en espérant isoler un seul pôle nord, et vous échouerez à chaque fois. Chaque fragment possède aussitôt son propre pôle nord et sud. Continuez à découper jusqu'à un unique atome et le schéma tient bon, car le magnétisme naît d'innombrables petites régions alignées appelées domaines, chacune un aimant complet. Paul Dirac a prédit un pôle magnétique isolé, un monopôle, en 1931, mais malgré de longues recherches, aucun n'a jamais été trouvé.

Le champ magnétique de la planète n'est pas figé. Entraîné par le fer en fusion qui s'agite dans le noyau externe, il a complètement inversé sa polarité des centaines de fois au fil de l'histoire géologique, le nord et le sud échangeant leurs places. La dernière inversion complète, l'inversion de Brunhes-Matuyama, s'est produite il y a environ 780 000 ans. Cette mémoire est figée dans la roche volcanique, dont les minéraux verrouillent la direction du champ en refroidissant.

Un magnétar est le cœur effondré d'une étoile qui a explosé, et il porte le champ magnétique le plus puissant connu dans l'univers, jusqu'à cent milliards de teslas. À 1 000 kilomètres de distance, un tel champ désorganiserait les atomes des tissus vivants. À titre de comparaison, un aimant de réfrigérateur fait environ 0,01 tesla. Seules quelques dizaines de magnétars ont été identifiées parmi les milliards d'étoiles de notre galaxie.

Un appareil d'IRM clinique génère un champ magnétique de 1,5 à 3 teslas, soit environ trente à soixante mille fois plus intense que le champ à la surface de la Terre. Il est assez puissant pour propulser une bouteille d'oxygène en acier à travers une pièce, raison pour laquelle le métal est interdit près du scanner. Le champ aligne les atomes d'hydrogène du corps, puis lit le faible signal qu'ils émettent pour construire des images détaillées.