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Les physiciens pourraient faire «  l’impossible  »: créer et détruire des champs magnétiques de loin

Les scientifiques ont trouvé un moyen de créer et d’annuler des champs magnétiques à distance.

La méthode consiste à faire passer le courant électrique à travers un arrangement spécial de fils pour créer un champ magnétique cela semble provenir d’une autre source. Cette illusion a de réelles applications: imaginez un médicament anticancéreux qui pourrait être administré directement à une tumeur profondément dans le corps par des capsules faites de nanoparticules magnétiques. Il n’est pas possible de coller un aimant dans la tumeur pour guider les nanoparticules tout au long de leur voyage, mais si vous pouviez créer un champ magnétique de l’extérieur du corps centré directement sur cette tumeur, vous pourriez administrer le médicament sans procédure invasive.

La force d’un champ magnétique diminue avec la distance de l’aimant, et un théorème prouvé en 1842, le théorème d’Earnshaw, dit qu’il n’est pas possible de créer un point d’intensité de champ magnétique maximale dans l’espace vide.

« Si vous ne pouvez pas avoir un maximum de champ magnétique dans un espace vide, cela signifie que vous ne pouvez pas créer le champ d’une source magnétique à distance, sans placer un réel [magnetic] source à l’emplacement cible », a déclaré Rosa Mach-Batlle, physicienne au Centre Istituto Italiano Di Tecnologia pour les nanotechnologies biomoléculaires en Italie, qui a dirigé la nouvelle recherche.

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Rendre l’hypothétique réel

Mach-Batlle et ses collègues pensaient cependant pouvoir contourner ce problème. Ils ont été inspirés par le travail dans l’optique qui utilise des matériaux techniques connus sous le nom de métamatériaux (conçus pour avoir des propriétés que l’on ne trouve dans aucun matériau naturel) pour contourner les limites de résolution fixées par la longueur d’onde de la lumière. De même, pensaient-ils, des matériaux magnétiques hypothétiques pourraient permettre l’impossible dans le monde des champs magnétiques.

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Les chercheurs ont envisagé un matériau avec une perméabilité magnétique négative de 1. La perméabilité magnétique d’un matériau indique à quel point ce matériau augmente ou diminue un champ magnétique lorsqu’il est exposé à ce champ. Dans un matériau avec une perméabilité magnétique de moins 1, la direction de la magnétisme induit dans le matériau serait l’opposé de la direction du champ magnétique initial.

Bien sûr, une nouvelle méthode d’induction de champs magnétiques reposant sur des matériaux qui n’existent pas ne serait pas particulièrement utile. Mais même si ce matériau hypothétique à perméabilité négative n’existe pas, les physiciens peuvent créer une sorte de «matériau» temporaire à partir du courant électrique passant à travers un arrangement spécifique de fils. C’est parce que le courant induit le magnétisme et vice versa, une conséquence des équations de Maxwell de l’électromagnétisme.

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« En fin de compte, nous n’utilisons aucun matériau, nous utilisons un arrangement précis de courants qui peut être considéré comme un métamatériau actif », a déclaré Mach-Batlle à 45Secondes.fr.

Pour créer le champ à distance, Mach-Batlle et son équipe ont créé un cylindre creux composé d’environ 20 fils entourant un long fil intérieur. Lorsque le courant traverse ces fils, il crée un champ magnétique qui ressemble à si le long fil intérieur était en fait à l’extérieur de l’appareil. C’est l’équivalent électromagnétique d’un ventriloque qui lance sa voix; la source du champ n’est pas réellement à l’extérieur de l’appareil, mais le champ lui-même est indiscernable du champ qui aurait résulté si la source était à l’extérieur de l’appareil.

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« Nous créons l’illusion d’avoir cette source à distance », a déclaré Mach-Batlle. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 23 octobre dans la revue Lettres d’examen physique

Applications biomédicales

Il y a encore des questions sur l’efficacité de cette méthode pour les applications du monde réel. Une particularité du système est qu’il y a une zone de champs magnétiques très puissants entre le cylindre de fil et le champ à distance. Cette région pourrait interférer avec certaines applications de la recherche, a déclaré Mach-Batlle, mais le fait que ce soit problématique ou non dépend probablement de ce que vous essayez de faire avec le terrain.

Les applications possibles au-delà de l’administration de médicaments comprennent l’annulation des champs magnétiques de loin, une technique qui pourrait être utile en informatique quantique pour réduire le «bruit» des champs externes qui peuvent interférer avec les mesures. Une autre utilisation pourrait être l’amélioration de la stimulation magnétique transcrânienne, qui utilise des aimants pour stimuler les neurones du cerveau à traiter la dépression. Être capable de contrôler les champs magnétiques à distance pourrait améliorer le ciblage de la stimulation magnétique transcrânienne, afin que les médecins puissent mieux se concentrer sur des régions particulières du cerveau humain.

Les chercheurs espèrent ensuite construire une configuration de fils qui permet la création de champs magnétiques 3D à distance.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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