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L’existence d’un troisième ordre magnétique confirmée par une expérience

Les physiciens connaissaient jusqu’à présent deux grands types de matériaux magnétiques, appelés ferromagnétiques et antiferromagnétiques. Prédite par des calculs, une troisième catégorie vient d’être mise en évidence. Elle pourrait permettre des avancées majeures dans les techniques de stockage de l’information.

Le phénomène était passé complètement inaperçu. "Sous nos yeux pendant des décennies sans que nous nous en rendions compte", s’exclame le physicien Thomas Jungwirth de l’Académie tchèque des sciences, dans un communiqué. Avec une vingtaine d’autres chercheurs tchèques, suisses, autrichiens et allemands, il vient d'apporter les preuves expérimentales d’un nouveau genre de magnétisme s’ajoutant aux deux grands types identifiés jusqu’à présent : le ferromagnétisme et l’antiferromagnétisme.

Aimants permanents

Le ferromagnétisme est responsable du phénomène bien connu d’aimantation, observé depuis des millénaires. A l’instar du fer, du nickel ou le cobalt, les matériaux ferromagnétiques sont attirés en effet par les aimants et s’aimantent eux-mêmes en présence d’un champ magnétique. Ils peuvent conserver une partie de cette aimantation même si le champ extérieur disparait, devenant ainsi des aimants permanents comme ceux accrochés sur nos réfrigérateurs.

Cette propriété s’explique par des processus œuvrant à l’échelle microscopique – le comportement des électrons constitutifs des atomes notamment. Outre leur charge électrique, ces particules sont caractérisées par une grandeur purement quantique appelée "spin". Sans équivalent en physique classique, elle peut être comparée à un minuscule aimant en rotation sur lui-même. "De la même façon qu'un aimant possède un pôle nord et un pôle sud, le spin possède une orientation vers le haut (up) ou vers le bas (down)", rappelle le CEA. Or dans les matériaux ferromagnétiques, les spins pointent tous dans la même direction. Donc leurs effets s’additionnent, créant un champ magnétique d’une certaine intensité à l’échelle macroscopique.

Protection contre les mines magnétiques

Découverts dans les années 1930 par le physicien français Louis Néel, les matériaux antiferromagnétiques ont, pour leur part, une aimantation totale nulle. Car si les spins des électrons sont eux aussi alignés, ils sont orientés dans des directions antiparallè[...]

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