toiUne équipe de chercheurs de l’unité des machines quantiques du Collège doctoral des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) au Japon a montré qu’un petit morceau de graphite « sans gravité » lévite presque parfaitement au-dessus d’une grille d’aimants.
Image d’en-tête : La plaque composite en graphite oscille longtemps au-dessus des aimants, mais perd de l’énergie avec le temps en raison du frottement de l’air. (Collège doctoral des sciences et technologies d’Okinawa – OIST)
Outre la fascinante démonstration de la lévitation magnétique ou lévitation électromagnétique, la plateforme des chercheurs ne dépend d’aucune Source d’énergie externe, comme l’explique une nouvelle étude (lien ci-dessous), ce qui la rend parfaitement adaptée au développement d’une nouvelle génération de capteurs très sensibles. destiné à des usages scientifiques et grand public.
L’équipe a créé une plate-forme flottante composée de billes de graphite recouvertes d’une poudre chimique et d’un réseau d’aimants disposés en grille.
Leur nouveau système améliore les itérations précédentes en renonçant à toute énergie externe.
Le graphite est diamagnétique, c’est-à-dire qu’il s’oppose aux champs magnétiques. En plaçant une fine tranche de ce matériau sur un matériau ferromagnétique approprié, on peut créer une petite plate-forme sans lien avec son environnement. En éliminant tout l’air ambiant, les plaquettes de carbone en suspension peuvent être efficacement isolées des chocs et des secousses de pratiquement toutes les particules en collision, les isolant ainsi de leur environnement.
Des billes de graphite ont été combinées avec de la silice et du polyéthylène glycol. (Tian et al./Lettres de physique appliquée)
Cela devrait permettre de tout détecter, de l’attraction gravitationnelle aux activités quantiques, mais les courants électriques à l’intérieur des couches de graphite obligent le système à perdre de l’énergie via l’énergie cinétique, ou ” amortissement par Foucault« . Plus la plaquette est grande, plus cet effet est important. C’est pourquoi la lévitation magnétique n’est pas encore apparue comme un moyen de développer des capteurs avancés.
Cependant, en minimisant l’ampleur des mouvements du petit morceau de graphite, l’équipe espère permettre le développement de capteurs capables de détecter les variations de gravité au niveau atomique.
Selon Jason Twamley, chef d’équipe et chercheur en machines quantiques à l’OIST :
La chaleur provoque des mouvements, mais en surveillant continuellement et en fournissant un retour d’information en temps réel sous la forme d’actions correctives au système, nous pouvons réduire ce mouvement. En contrôlant activement l’amortissement, nous réduisons l’énergie cinétique du système, le refroidissant ainsi efficacement.
En conséquence, la plateforme pourrait, selon Twamley, « surpasser les gravimètres atomiques les plus sensibles développés à ce jour ». Ce sont des instruments de pointe qui utilisent le comportement des atomes pour mesurer avec précision la gravité.
La plaque est suspendue au-dessus d’aimants alternant les pôles nord et sud. Le système est isolé des vibrations et maintenu dans un environnement de vide poussé. Un miroir est utilisé pour surveiller le mouvement vertical (position et vitesse) de la plaque et une boucle de rétroaction est utilisée pour diminuer son mouvement. (Collège doctoral des sciences et technologies d’Okinawa – OIST)
L’équipe travaille désormais à éliminer davantage de perturbations externes telles que les vibrations, les champs magnétiques et le bruit électrique afin d’améliorer leur système.
Par exemple, une telle technologie pourrait être utilisée pour améliorer les oscillateurs mécaniques, utilisés pour mesurer les mouvements périodiques dans tous les domaines, des horloges aux circuits radio.
L’étude publiée dans Applied Physics Letters : Feedback Cooling of an Insulation High-Q diamagnally lévitated Plate et présentée sur le site Web du Collège doctoral des sciences et technologies d’Okinawa : Innovative Magnetic Levitation : Un nouveau matériau offre un potentiel pour débloquer une technologie sans gravité.
