Le dispositif de détermination de l'orientation du champ magnétique fonctionne comme une boussole. Si vous le tenez contre un aimant (ici, Gris Argenté), la broche bleu-rouge tourne de sorte que son extrémité rouge pointe en direction du pôle nord. Crédit :Institut Paul Scherrer/Mahir Dzambegovic
Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI ont mis au point une nouvelle méthode permettant de mesurer avec précision les champs magnétiques puissants. Ils utilisent des neutrons issus de la source de spallation SINQ. À l'avenir, il sera donc possible de mesurer les champs d'aimants déjà installés dans des appareils et donc inaccessibles par d'autres techniques de sondage. Les chercheurs ont maintenant publié leurs résultats dans la revue Communication Nature .
Les neutrons sont, comme leur nom l'indique, électriquement neutres et sont les éléments constitutifs de presque tous les noyaux atomiques. Les neutrons interagissent avec les champs magnétiques en raison de leur spin. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI viennent de montrer que cette propriété peut être utilisée pour visualiser les champs magnétiques. Ils ont utilisé des neutrons polarisés, ce qui signifie que tous les neutrons ont la même orientation de spin.
Si des faisceaux de neutrons polarisés traversent un champ magnétique, une réfraction du faisceau de neutrons peut être détectée derrière ce champ. A partir du diagramme de réfraction, le champ magnétique et en particulier les différences d'intensité de champ peuvent être reconstitués. Pour la première fois cette méthode, également connu sous le nom d'interférométrie à réseau de neutrons polarisés (pnGI), a été utilisé pour mesurer les champs magnétiques.
Un million de fois plus fort que le champ magnétique terrestre
pnGI peut être utilisé pour mesurer des champs magnétiques très puissants avec une force dite de gradient de l'ordre de 1 Tesla par centimètre. "Cela nous permet de nous déplacer dans des ordres de grandeur environ un million de fois plus forts que le champ magnétique terrestre, " dit Christian Grünzweig, chercheur en neutrons à l'Institut Paul Scherrer PSI. Jusqu'à maintenant, les neutrons ne pouvaient être utilisés que pour mesurer des champs magnétiques nettement plus faibles.
Christian Grünzweig (à gauche) et Jacopo Valsecchi regardent un aimant similaire à ceux utilisés, par exemple, en autocollants magnétiques pour portes de réfrigérateur. Avec l'appareil que Grünzweig tient, l'orientation du champ magnétique peut être déterminée. Crédit :Institut Paul Scherrer/Mahir Dzambegovic
Des alternateurs aux systèmes IRM
De nombreuses applications sont envisageables pour la nouvelle méthode, surtout parce que les neutrons pénètrent la plupart des matériaux de manière non destructive. « On peut aussi sonder des champs magnétiques difficiles d'accès car déjà intégrés dans un appareil, " explique Jacopo Valsecchi, premier auteur de l'étude et doctorant travaillant au PSI. "Les applications vont des alternateurs dans les moteurs de voiture à de nombreux composants du système d'alimentation en énergie aux champs magnétiques des systèmes de tomographie par résonance magnétique utilisés en médecine."
Les chercheurs ont prouvé que leur méthode fonctionne en utilisant des modèles informatiques pour simuler les résultats attendus de la mesure. Ils ont ensuite vérifié si des résultats comparables pouvaient effectivement être obtenus avec une mesure réelle. « Les résultats des simulations et les résultats des mesures réelles concordent très bien, " dit Grünzweig.
Avec la nouvelle méthode, des fluctuations du champ magnétique peuvent également être détectées. Par exemple, même des aimants permanents, tels que ceux familiers des autocollants magnétiques pour portes de réfrigérateur, n'ont pas de champ magnétique homogène. "Nous pouvons maintenant détecter d'éventuels gradients, même si le champ magnétique est très fort, " dit le physicien Valsecchi.
Les chercheurs ont maintenant publié leurs résultats dans la revue Communication Nature .
