MAGNÉTISME
Le magnétisme est l'un des phénomènes qui a le plus frappé l'imagination de l'homme, au point que ce mot désigne aujourd'hui des réalités très diverses : il s'agit d'abord d'une science fort ancienne et néanmoins toujours d'actualité dont le champ d'application ne cesse de s'étendre ; ensuite, par extension, on parlera du magnétisme d'une personne attrayante et capable de dynamiser son entourage ; enfin, ce mot recouvre diverses pratiques parapsychologiques qui ne sont pas soumises à l'expérimentation scientifique et dont les acteurs sont appelés magnétiseurs, tandis que le terme de magnéticien est réservé aux scientifiques.
Seuls les aspects scientifiques et techniques du magnétisme de la matière condensée seront abordés dans cet article. En ce qui concerne le magnétisme terrestre et planétaire, on se reportera aux articles géomagnétisme et magnétosphères.
Thalès de Milet savait déjà, il y a plus de 2 500 ans, que la magnétite, ou pierre d'aimant, attire le fer et Pline l'Ancien savait aussi qu'elle peut, par influence, communiquer cette propriété attractive à un morceau de fer. On dit alors que celui-ci est aimanté.
L'application des aimants à la navigation, sous la forme de boussoles ou de compas, est sensiblement plus tardive : elle date des xie et xiie siècles de notre ère. Peter Peregrinus (Pierre Le Pèlerin de Maricourt), dans son Epistola... de Magnete – achevé probablement en 1269 – et, surtout, William Gilbert (1544-1603), dans son De Magnete... – publié en 1600 –, traitent de ces applications et développent ainsi les premières théories du magnétisme. Il faut cependant attendre Charles Augustin Coulomb (1736-1806) et sa célèbre série de sept mémoires (1785-1791) pour connaître les lois d'action des charges magnétiques en fonction de la distance, et Denis Poisson (1781-1840) pour amorcer la théorie des champs magnétiques.
Au cours du xixe siècle, les connaissances sur les propriétés magnétiques de la matière se précisent progressivement, notamment avec la théorie de l'électromagnétisme établie par James Clerk Maxwell (1831-1879), mais c'est Pierre Curie qui, pour la première fois (1895), distingue clairement paramagnétisme et diamagnétisme, et met en évidence le passage du ferromagnétisme au paramagnétisme par élévation de température. Paul Langevin édifie ensuite en 1905 la théorie atomique du diamagnétisme et du paramagnétisme, suivi par Pierre Weiss, qui élabore en 1906 la théorie du ferromagnétisme. Parallèlement, avec l'essor de l'électrotechnique, les applications du magnétisme commencent à se développer.
Louis Néel
Central Press/ Hulton Archives/ getty Images
Une seconde génération de physiciens complète l'œuvre de ces pionniers : parmi eux, John Hasbrouck Van Vleck établit, en 1932, la théorie quantique définitive du diamagnétisme et du paramagnétisme ; en 1928, Werner Heisenberg découvre dans les échanges électroniques interatomiques l'origine des interactions ferromagnétiques ; cette même année, Paul Adrien Maurice Dirac calcule le moment magnétique associé au moment cinétique intrinsèque de l'électron, le spin ; Felix Bloch, en 1930, décrit la structure des parois séparant les domaines élémentaires ; Louis Néel établit et explique les notions d'antiferromagnétisme (1932) et de ferrimagnétisme (1947).
Depuis lors, le champ des recherches s'est encore considérablement élargi ; aux études classiques sur matériaux massifs et cristallisés sont venus se greffer des travaux sur poudres, couches minces voire couches mono-atomiques, systèmes désordonnés, matériaux amorphes, molécules organiques, bactéries même. Parallèlement, les techniques expérimentales ont progressé de façon spectaculaire avec l'apparition de la diffraction des neutrons, de la résonance magnétique,[...]
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Écrit par
- Damien GIGNOUX : docteur ès-sciences physiques, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Étienne de LACHEISSERIE : ingénieur I.S.E.P., docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Louis NÉEL : Prix Nobel de physique, professeur à l'Institut national polytechnique de Nancy et à l'université de Nancy
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Médias
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Louis Néel
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Enregistrement numérique : écriture et lecture
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