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Des aimants de frigo et le LHC?!

 

 

Ce dont vous aurez besoin :

  1. Deux magnets de frigo (nous avons obtenu les nôtres ici)
  2. Film de visualisation du champ magnétique (nous avons acheté le nôtre ici)

Pour aller plus loin :

Les aimants de réfrigérateur ne “collent” au réfrigérateur que d'un côté, pas de l'autre. [1,3,4] Cela est dû au fait que le champ magnétique qu'ils créent est très différent de celui des aimants simples à deux pôles, tels que les aimants en fer à cheval ou en barre. On peut appréhender ce phénomène à l'aide d'un film de visualisation du champ magnétique. Ces films contiennent des particules métalliques qui réagissent au champ magnétique. Les zones où le film devient plus clair indiquent un fort gradient du champ magnétique - des régions de l'espace où le champ change brusquement. Dans notre cas, au lieu d'avoir un seul pôle Nord et un seul pôle Sud, ces aimants de réfrigérateur sont constitués de bandes à polarité alternée. On les appelle “aimants multipolaires”. Cette configuration, nommée réseau de Halbach, génère d'un côté un champ magnétique deux fois plus fort que s'il n'était pas disposé de cette manière particulière, et de l'autre génère un champ presque nul. [2] Les aimants multipolaires peuvent être utilisés pour effectuer de nombreuses tâches complexes. Cette idée est utilisée dans les accélérateurs du CERN. Les aimants dipolaires traditionnels courbent le faisceau de particules pour que les protons se déplacent en boucle autour du collisionneur circulaire. Les aimants quadripolaires, quant à eux, concentrent le faisceau pour contrecarrer le fait que les protons chargés électriquement ont naturellement tendance à se repousser. S'il n'y avait pas d'aimants quadripolaires, le faisceau divergerait très rapidement. Des aimants avec un nombre encore plus grand de pôles (aimants sextupolaires, octupolaires et décapolaires) sont utilisés pour effectuer des corrections plus fines sur le faisceau. [6,7,8]

Liens supplémentaires :

  • [1] Jean-Michel Courty & Edouard Kierlik, Les magnets, aimants à un seul pôle ?, Pour la Science n°391 (2010). Un article de vulgarisation sur les propriétés physiques des magnets de frigo.
  • [2] K&J Magnetics, Inc., Halbach Arrays, kjmagnetics.com. Schémas de champs et explications sur les réseaux de Halbach.
  • [3] The McMoran Lab, Mysteries of fridge magnets, YouTube  (2020). Intro aux magnets de frigo.
  • [4] Steve Mould, Fridge magnet trick (2016). Intro aux magnets de frigo.
  • [5] Smarter Every Day, Mind-blowing magic magnets, YouTube (2016). “Aimants "intelligents", c'est-à-dire des aimants dont les pôles ont été conçus pour remplir des fonctions spécifiques.
  • [6] Xabier Cid Vidal & Ramon Cid, Magnetic dipoles & magnetic multipoles, lhc-closer.es. La section aimants d'un site web de vulgarisation sur le LHC.
  • [7] Thomas Hortala, Why LHC magnets are blue – and other colorful accelerator questions answered, home.cern (2021)
  • [8] Gijs de Rijk, Introduction to Magnets (2019). Présentation scientifique sur les aimants du CERN.