Des physiciens de l’Institut de physique des solides de l’Université de Tokyo, au Japon, ont enregistré le plus grand champ magnétique jamais généré à l’intérieur d’un bâtiment – un énorme 1 200 T (tesla).
Nakamura et al record du champ magnétique le plus élevé jamais atteint à l’intérieur. Crédit image : Windell Oskay / CC BY 2.0.
“Les champs magnétiques sont l’une des propriétés fondamentales d’un environnement physique”, ont déclaré l’auteur principal, le Dr Daisuke Nakamura, et ses collègues.
“Ils peuvent être contrôlés avec une grande précision et interagir directement avec les orbitales et les spins électroniques ; cela les rend indispensables pour la recherche dans les domaines de la physique de l’état solide tels que les matériaux magnétiques, les supraconducteurs, les semi-conducteurs, les matériaux à électrons fortement corrélés et autres nanomatériaux.”
Les chercheurs ont généré des champs magnétiques ultra-hauts en utilisant la technique de compression de flux électromagnétique (EMFC).
“Nous avons développé un instrument EMFC de haute performance pour générer un champ magnétique mégagauss”, ont-ils déclaré.
“L’efficacité de la conversion de l’énergie électrique stockée dans les bancs de condensateurs en énergie cinétique du revêtement implosif s’est avérée être considérablement améliorée par rapport à celles des instruments précédents.”
“Le champ magnétique a été mesuré par la sonde de rotation de Faraday de type réflexion utilisant une fibre optique, et un champ de pointe de 1 200 T a été enregistré.”
En comparaison, il s’agit d’une intensité de champ environ 400 fois plus élevée que celle générée par les énormes et puissants aimants utilisés dans les machines IRM des hôpitaux modernes, et environ 50 millions de fois plus élevée que le champ magnétique de la Terre.
(a) Vue schématique du générateur mégagauss EMFC ; (b) section transversale de (a) ; (c) bobine primaire doublée de cuivre et une paire de bobines de champ d’amorçage ; dans (a), l’une des bobines de champ d’amorçage initiales est présentée dans la position déplacée, pour une vue plus visible de la bobine primaire ; la bobine primaire est couverte par un bloc anti-explosif fait d’acier ferreux massif, qui est omis dans le dessin (a). Crédit image : Nakamura et al, doi : 10.1063/1.5044557.
Des champs magnétiques plus puissants ont déjà été obtenus lors d’expériences en plein air à l’aide d’explosifs chimiques, mais il s’agit d’un record mondial pour des champs magnétiques générés à l’intérieur de manière contrôlée.
Ce contrôle accru signifie que la découverte pourrait ouvrir de nouvelles frontières dans la physique de l’état solide, permettant peut-être aux scientifiques d’atteindre ce que l’on appelle la “limite quantique”, une condition dans laquelle tous les électrons d’un matériau sont confinés à l’état fondamental le plus bas, où des phénomènes quantiques exotiques peuvent apparaître.
“Ce travail ouvre un nouvel horizon scientifique et a repoussé les limites des champs magnétiques ultra-hauts”, a déclaré le Dr Nakamura.
Les résultats de l’équipe sont publiés dans la revue Review of Scientific Instruments.
