Des chercheurs chinois sont parvenus à générer un champ magnétique stable d’une intensité de 35,1 Tesla grâce à un aimant 100 % supraconducteur — un nouveau record dans cette catégorie. Ce succès, réalisé par une équipe de l’Institut Hefei pour les Sciences Physiques en Chine, pourrait ouvrir la voie à des innovations remarquables dans plusieurs disciplines d’avenir.
Techniquement, il ne s’agit pas du champ magnétique artificiel le plus intense jamais créé. Cet honneur revient à un autre aimant de la même institution, qui a atteint 45,22 Tesla en 2022 – environ 900 000 fois supérieur au champ magnétique naturel de la Terre. Pour comprendre pourquoi ce champ magnétique de 35,1 T enthousiasme tout de même beaucoup les chercheurs, il faut se pencher sur les différentes technologies impliquées.
Historiquement, les premiers records de champ magnétique artificiel ont été établis grâce à des aimants dits résistifs, qui sont très performants, mais souffrent d’une limite majeure. En effet, pour créer un champ magnétique avec ce type d’appareil, il faut leur fournir une certaine quantité d’électricité. Or, ce courant se dissipe sous forme de chaleur à cause de la résistance électrique du matériau. Plus on vise une puissance importante, plus la quantité de chaleur générée augmente rapidement, et on se retrouve donc limités par un seuil au-delà duquel cela devient pratiquement impossible.
Les aimants supraconducteurs, des merveilles encore limitées
Au milieu des années 1990, les physiciens ont trouvé une solution pour faire sauter cette limite : utiliser des aimants hybrides, construits autour d’une bobine classique mais comportant aussi une seconde bobine supraconductrice. Ce terme désigne des matériaux qui, une fois refroidis à une température proche du zéro absolu, deviennent capables de transporter des charges électriques sans la moindre résistance, et donc sans production de chaleur résiduelle.
L’association de ces deux éléments a permis de repousser les limites d’intensité tout en maintenant la consommation d’énergie et la production de chaleur à des niveaux raisonnables. Mais ces aimants hybrides restent dépendants de leur composant résistif, avec toutes les limites que cela implique. Pour passer à la vitesse supérieure, les chercheurs travaillent désormais sur des aimants entièrement supraconducteurs, théoriquement capables de produire des champs magnétiques extrêmes en utilisant très peu d’énergie par rapport à leurs équivalents résistifs.
Le problème, c’est qu’il est très difficile de se passer entièrement de la partie résistive. Au-delà d’un certain seuil, les aimants supraconducteurs perdent ces propriétés ; plus l’intensité du champ augmente, plus leur capacité à transporter du courant chute. En outre, ils sont construits autour d’éléments céramiques fragiles qui ont du mal à supporter les contraintes mécaniques colossales exercées par ces forces.
L’écart se resserre
Tout l’enjeu, c’est donc de trouver des solutions concrètes pour limiter l’impact de ces contraintes, afin que les aimants supraconducteurs puissent rivaliser avec les aimants hybrides en termes de puissance tout en conservant leurs avantages. Et c’est précisément ce qu’ont fait les chercheurs chinois avec ce record. En atteignant 35,1 Tesla avec un aimant entièrement supraconducteur, ils ont montré que cette technologie pouvait encore s’approcher des performances réservées jusqu’ici aux hybrides, tout en consommant beaucoup moins d’énergie.
La fusion nucléaire en est un bon exemple. Une des deux grandes approches expérimentales, à savoir la fusion par confinement magnétique, repose entièrement sur le fait de confiner le plasma où se déroule la réaction grâce à d’immenses aimants supraconducteurs. Plus ils seront performants, plus nous serons à même de générer et de contenir ces réactions en consommant un minimum d’énergie, ce qui est essentiel pour la viabilité économique des futurs réacteurs.
En physique des particules, ces aimants pourraient alimenter des accélérateurs plus puissants et plus compacts, capables de générer des collisions encore plus violentes pour sonder la structure de la matière. On peut aussi citer les transports, et plus spécifiquement les trains de type maglev, qui dépendent de ces aimants supraconducteurs.
Évidemment, ce record ne signifie pas que toutes ces avancées sont désormais à portée de main — mais il marque une étape décisive, en confirmant que les aimants supraconducteurs entrent dans une nouvelle ère où ils ne sont plus seulement des prototypes fragiles, mais de véritables candidats pour les grandes technologies du futur.
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