Du 5 novembre 2019 au 3 mai 2020, le Palais de la découverte à Paris propose une déambulation expérimentale, qui met en scène la démarche scientifique, L’exposition Magnétique. À travers cinq îlots, l’exposition répond de façon interactive à un grand nombre de questions sur le magnétisme : où le trouver ? Comment l’expliquer ? Pour quoi faire ? Quels rôles dans un ordinateur ? Quelles recherches ?
Une exposition qui débute par une application connue de tous, dès le plus jeune âge : l’aimant collé au frigo ! Elle présente ensuite les diverses manifestations du magnétisme et revient sur les origines d’un phénomène fascinant. Applications quotidiennes, rôle fondamental dans un ordinateur… d’une découverte à l’autre, le public est guidé jusqu’à l’intérieur d’un laboratoire de recherches, dont l’activité est consacrée à la création de nanomatériaux aux propriétés magnétiques nouvelles. À travers cinq îlots, l’exposition répond de façon interactive à un grand nombre de questions sur le magnétisme : où le trouver ? Comment l’expliquer ? Pour quoi faire ? Quels rôles dans un ordinateur ? Quelles recherches ?
« Moteurs, éoliennes, plaques à induction, tickets de métro ou cartes bancaires… Alors que le magnétisme nous entoure, ce phénomène physique est mal connu. Par l’expérience, la manipulation et l’observation, l’exposition Magnétique invite le public à découvrir les principes et effets du magnétisme, à l’origine de nombreuses applications de notre quotidien. Elle place la saison du Palais de la découverte, avec l’exposition De l’amour, sous le signe de l’attraction.
Bruno Maquart, président d’Universcience »
Parcours de l’exposition
Cette exposition propose une soixantaine d’expériences présentées sur 36 tables réparties en cinq îlots thématiques. Elles rythment le parcours du visiteur, questionnent ses connaissances sur le magnétisme et l’invitent à en découvrir les propriétés et l’utilité à travers différentes manipulations.
Le parcours de la visite est rythmé par des « moments magnétiques » : des médiations flash sur des thèmes variés, animées par différents médiateurs scientifiques (spécialisés en physique, informatique et sciences du numérique, sciences de la Terre, astronomie et astrophysique, sciences de la vie).
Îlot 1 : Magnétisme, où le trouver ?
La première partie de l’exposition familiarise le public avec le magnétisme et ses propriétés élémentaires, identifie les diverses origines possibles (aimants, courants, Terre) et permet de visualiser le champ magnétique produit par chacune d’elles.
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Au début de sa visite, le visiteur est invité à observer des phénomènes d’attraction plus ou moins forts entre deux aimants, puis à tester l’intensité des forces de répulsion entre eux. Il découvre certaines propriétés fondamentales des aimants, l’existence systématique d’un pôle Nord et d’un pôle Sud, et le principe de la boussole. Il visualise le champ magnétique produit par un aimant, d’abord en 2D, puis dans l’espace, grâce à de la poudre de fer et des ferrofluides. Il peut ensuite tester la réaction de matériaux divers en présence d’un aimant fort et découvre le champ magnétique produit par un courant électrique, notamment à travers une de ses applications, le tri magnétique des déchets. Il peut s’amuser ici à faire « danser » un ferrofluide au son de sa voix : en chantant dans un micro, le ferrofluide se déforme en rythme !
Cet îlot se poursuit par l’exploration du magnétisme terrestre.
Îlot 2 : Magnétisme, comment l’expliquer ?
Cette section dévoile au public l’origine des propriétés magnétiques des matériaux. Elle lui propose un voyage vers l’infiniment petit, où s’observent les phénomènes responsables des comportements des matériaux magnétiques, qu’elle illustre grâce à des maquettes à l’échelle macroscopique.
Une expérience présente l’apparition d’un comportement paramagnétique au-delà d’une certaine température, propre à chaque matériau ferromagnétique. Enfin, la visite de cet espace se termine par une illustration expérimentale d’un comportement d’intensité extrêmement faible, mais commun à tout matériau : le diamagnétisme, qui peut être à l’origine d’un phénomène de lévitation.
Îlot 3 : Magnétisme, pour quoi faire ?
Cet îlot invite le public à visiter diverses applications du magnétisme omniprésentes dans notre quotidien et en explique les principes de fonctionnement. Le visiteur découvre ici l’apparition d’une force, nommée “force de Laplace”, qui s’exerce sur un circuit électrique parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique. Il comprend son utilité dans le fonctionnement des haut-parleurs, des moteurs électriques et des ventilateurs, par exemple.
Plus loin, il observe le phénomène d’induction et se rend compte qu’il peut servir pour produire de l’électricité, comme dans l’éclairage des vélos, les alternateurs et les éoliennes.
Deux expériences matérialisent ensuite l’existence des courants de Foucault, ces courants électriques engendrés dans les matériaux conducteurs placés dans le champ magnétique d’un aimant en mouvement, et utilisés dans les ralentisseurs des camions ou des vélos d’appartement.
Une expérience surprenante présente aussi le principe de la lévitation magnétique grâce à l’électromagnétisme, à la base du fonctionnement de certains trains ultrarapides.
Les tables suivantes mettent enfin en lumière les fondements du chauffage par induction, des transformateurs électriques, du Witricity (comme Wireless Electricity, électricité sans fil en français) – utilisé dans les chargeurs sans fil des téléphones portables – en passant par le système RFID (pour Radio Frequency Identification) des antivols ou de la carte Navigo.
Îlot 4 : Magnétisme, quels rôles dans un ordinateur ?
Cet îlot est pleinement consacré à l’ordinateur. L’objectif est de montrer combien le magnétisme est omniprésent dans son fonctionnement que ce soit dans ses composants ou pour l’enregistrement des données.
Après s’être familiarisé avec le codage binaire, le visiteur observe le principe de l’écriture et de la lecture d’un octet, l’unité d’information, sur un support magnétique. La déambulation l’amène ensuite à découvrir combien les objets résultants d’une manipulation des aimantations à l’échelle de l’infiniment petit sont omniprésents dans son quotidien, que ce soit dans les cartes bancaires, les tickets de métro, ou dans un objet si familier et pourtant de structure si élaborée, le magnet du frigo.
La visite se poursuit avec la découverte et l’explication de la magnétorésistance géante, qui a valu au physicien français Albert Fert, le prix Nobel de physique en 2007. Les recherches les plus récentes, visant au stockage ultrarapide et miniaturisé de l’information, et à la diminution de la consommation d’énergie, sont évoquées à travers deux exemples : l’écriture par impulsions laser ultrabrèves et le codage sur quatre états.
Îlot 5 : Magnétisme, quelles recherches ?
À la fin de son parcours, le public découvre les instruments de travail de l’institut Jean-Lamour et leur utilisation pour fabriquer des matériaux aux propriétés magnétiques nouvelles. Il est invité à observer une maquette 3D de la plateforme DAUM de dépôt, et analyse sous ultravide de nanomatériaux, un équipement de renommée internationale.
Le visiteur explore le principe de la croissance cristalline sous ultravide, dont le but est de créer des monocristaux de nouveaux matériaux, puis les expériences permettant de fabriquer par lithographie des objets nanométriques.
Il termine sa visite par deux exemples de recherches plus appliquées : il découvre les performances de nouveaux capteurs magnétiques innovants à magnétorésistance géante, et des recherches en cours visant à renforcer les performances de la magnétographie, technique d’impression sécurisée très utile aux services juridiques ou bancaires.
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À la sortie de l’exposition, le public découvre une véritable chambre d’analyses spectroscopiques de dépôt sous ultravide ayant été utilisée dans la recherche pendant plus d’une vingtaine d’année.
Autour de l’exposition : voir tout le programme
Exposition au Palais de la découverte, avenue Franklin-Roosevelt – 75008 Paris
Une exposition originale conçue par l’institut Jean-Lamour, unité mixte de recherche CNRS – université de Lorraine.
Produite par : Institut Jean-Lamour – CNRS (Centre national de la recherche scientifique) – université de Lorraine – SFP (Société française de physique).
Avec le soutien de : – L’Europe s’engage – Investir l’avenir – Région Grand- Est– LUE (Lorraine université d’excellence).
