Une équipe de recherche dirigée par Jason Twomley, chercheur en physique théorique pour les sciences et technologies quantiques à l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) au Japon, a réussi à prouver que… Voler sans utiliser de source d'alimentation externe. L’équipe a développé un nouveau matériau pour réaliser cet exploit, ouvrant ainsi la porte aux futures technologies d’apesanteur.
Les objets constitués de supraconducteurs ou de matériaux ferromagnétiques (ceux qui peuvent être repoussés par un champ magnétique) peuvent flotter au-dessus de l'aimant. Ce principe est également utilisé dans la lévitation magnétique, où des aimants supraconducteurs créent un champ magnétique puissant et des matériaux en interaction magnétique lévitent, permettant Objets à déplacer à grande vitesseComme les trains.
Cette technologie peut également être utilisée pour développer une gamme de capteurs avancés destinés à un usage quotidien et pour faire progresser la science. Le laboratoire de Twamley utilise des matériaux élevés pour construire des oscillateurs pouvant être utilisés pour développer des capteurs ultra-sensibles. Faire fonctionner ces oscillateurs sans utiliser de sources d’alimentation externes pourrait faciliter leur mise en œuvre, ce qui est l’objectif de l’équipe de recherche de l’OIST. Ils ont fait face Un certain nombre de défis.
Le dispositif recherché par les chercheurs de l’OIST est une plate-forme sans friction. Cependant, sans source d’alimentation externe, le système perdra de la puissance avec le temps. C'est ce qu'on appelle « l'amortissement des Foucaults », car des forces externes font perdre de l'énergie au système oscillant.
Un autre obstacle à surmonter est la réduction de l’énergie cinétique du système. Ceci est nécessaire car cela peut contribuer à améliorer la sensibilité du système s’il est utilisé comme capteur. Si le mouvement cinétique pouvait être refroidi davantage dans le domaine quantique, cela pourrait également ouvrir la voie à des mesures plus précises.
Pour y parvenir, les chercheurs se sont concentrés sur : Développement d'un nouveau matériau graphite. Le graphite est l’une des formes de carbone les plus stables et constitue un bon conducteur d’électricité. Mais en enduisant chimiquement des billes de graphite microscopiques avec de la silice, puis en les mélangeant avec de la cire, l'équipe a pu transformer le graphite en isolant. Ce changement permet de réduire les pertes d'énergie, lui permettant de voler dans le vide, selon un communiqué de presse.
Dans l’installation expérimentale, les chercheurs surveillent en permanence le mouvement de la plateforme. Ils ont utilisé le retour de force magnétique pour amortir son mouvement. En conséquence, l’équipe a pu refroidir son mouvement, le ralentissant ainsi.
« La chaleur provoque des mouvements, mais en surveillant constamment et en fournissant un retour d'information en temps réel sous forme d'actions correctives au système, nous pouvons réduire ce mouvement », explique Twamley dans le communiqué de presse. « La rétroaction régule le taux d'amortissement du système, c'est-à-dire la rapidité avec laquelle il perd de l'énergie. Ainsi, par un contrôle actif, nous réduisons l'énergie cinétique du système, le refroidissant ainsi efficacement. »
Les chercheurs pensent qu'en augmentant le refroidissement du système Leur plateforme peut surpasser les gravimètres atomiques plus sensibles – Des instruments qui utilisent le comportement des atomes pour mesurer avec précision la gravité.
« Atteindre ce niveau de précision nécessite une ingénierie rigoureuse pour isoler la plate-forme des perturbations externes telles que les vibrations, les champs magnétiques et le bruit électrique », a ajouté Tomley. « Notre travail actuel est axé sur l’amélioration de ces systèmes afin de libérer tout le potentiel de cette technologie. »
Photo : Unsplash/Oist
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