Un livre de science magique qui vous fera découvrir le plaisir de la physique, autrefois considérée comme difficile !
Kim Gap-jin, un physicien qui a été le premier à démontrer l'existence d'ondes de spin gauches,
Si vous suivez son parcours de questions comme si vous étiez attiré par un aimant,
Avant même de vous en rendre compte, vous comprendrez les aimants, l'électricité et le spin !

Qui a découvert l'aimant ?
Quel est le lien entre les aimants et l'électricité ?
Quelle forme a un atome ?
Comment l'hypothèse de Bohr a-t-elle émergé ?
Qu'est-ce qui provoque la force d'un aimant ?
Pourquoi les aimants s'attirent-ils par leurs pôles opposés et se repoussent-ils par leurs pôles identiques ?
Qu'est-ce que le spin ?
Qu'est-ce que le principe d'exclusion de Pauli ?
Comment détermine-t-on les propriétés d'un aimant ?
Quelle est l'action qui aligne la rotation ?
Qu'est-ce qui perturbe encore ce processus ?
Comment les pôles N et S d'un aimant sont-ils fixés ?
Quel genre d'aimants les humains ont-ils créés ?
Que se passe-t-il lorsqu'on fait passer un courant électrique à travers un aimant ?
Que se passe-t-il lorsqu'on chauffe une hélice ?
Si vous faites tourner un objet, deviendra-t-il un aimant ?
Qu'est-ce que la spintronique ?
Comment fonctionnent les disques durs d'ordinateur ? Comment les nouvelles mémoires sont-elles développées et étudiées ?

Les lecteurs de cet ouvrage suivront le cheminement à travers différentes questions, la recherche de réponses, les questions qui en découlent et la recherche de réponses elles-mêmes. Ce faisant, ils acquerront une compréhension des découvertes et des recherches en physique, depuis les principes de la boussole chinoise antique jusqu'aux théories les plus récentes sur la mémoire, les équations de Maxwell et la mécanique quantique.
Oublions un instant la difficulté de la physique, prenons la main tendue par notre guide amical et entrons dans un « moment étincelant ».

Partons maintenant à la recherche de l'origine du magnétisme.
Les règles du voyage sont simples.
Il s'agit de poser des questions et d'y répondre.
À mesure que nous répondrons, d'autres questions surgiront, et ces questions sans fin nous permettront de poursuivre notre chemin.
Quand il n'y aura plus de questions, le voyage s'achèvera là.
Très bien, alors partons ensemble.

--- p.15

La partie rouge de l'aimant est le pôle nord et la partie bleue est le pôle sud ; coupons donc au milieu, entre le rouge et le bleu.
Les pôles Nord et Sud seront-ils donc séparés ? Non.
Un aimant coupé en deux aura de nouveau un pôle nord et un pôle sud… Si l’on continue à couper, que restera-t-il à la fin ? Peut-être un seul atome… Même au sein d’un seul atome, les pôles nord et sud coexistent.
Mais pourquoi donc ?
--- p.20

La curiosité humaine est sans fin.
C'est peut-être pour cela que nous avons besoin de scientifiques.
Eh bien, partons donc pour un autre voyage à la recherche de la source de l'électricité et du magnétisme.

--- p.46

Certains ont appelé cette discipline naissante « la discipline de la jeunesse ».
Ceci s'explique par le fait qu'un nouveau champ d'études a été exploré par de jeunes scientifiques apparus comme des comètes.
Peut-être est-ce parce que les chercheurs établis étaient tellement prisonniers des stéréotypes qu'il leur était difficile d'accepter de nouvelles disciplines, tandis que les jeunes chercheurs trouvaient relativement facile d'accepter de nouveaux concepts.

--- p.55

Les électrons ne se contentent pas d'orbiter autour du noyau, ils tournent également sur eux-mêmes.
Comme les électrons sont chargés électriquement, lorsqu'ils tournent, ils peuvent générer un champ magnétique dans la direction de leur axe et peuvent donc réagir à un champ magnétique externe.
De plus, puisque la rotation d'un électron n'est définie que dans deux directions, horaire et antihoraire, elle peut également expliquer la division du spectre en deux... Le concept de spin, né de cette manière, est devenu la clé pour expliquer l'origine du magnétisme.

--- p.68

Généralement, lorsqu'on consulte des manuels scolaires ou des livres, on y trouve le modèle atomique de Bohr, avec le noyau et les électrons qui gravitent autour.
Cependant, lorsqu'on essaie de le représenter graphiquement, les tailles relatives du noyau et des électrons ne sont pas correctement rendues… C'est comme si, lorsqu'on place une balle de golf devant l'hôtel de ville de Séoul, un grain de poussière tournoyait à une distance de l'hôtel de ville équivalente à celle de la tour Namsan.

--- p.69

Parmi les nombreux éléments qui existent dans la nature à température ambiante, seuls quatre sont des aimants.
Il s'agit du fer (numéro atomique 26), du cobalt (numéro atomique 27), du nickel (numéro atomique 28) et du gadolinium (numéro atomique 64).
Toutes les autres substances sont non magnétiques à température ambiante ! Pourquoi ?
--- p.110

Cette expérience (la lévitation de la grenouille) est connue comme l'expérience la plus spectaculaire ayant confirmé le diamagnétisme de l'eau, et le professeur Andre Geim, qui l'a réalisée, a remporté le prix Ig Nobel en 2000 pour cette expérience d'apparence quelque peu étrange... mais le plus intéressant est que le professeur Geim a en réalité remporté le prix Nobel de physique 10 ans plus tard, en 2010, pour la découverte du graphène.
Il demeure la seule personne à avoir remporté à la fois le prix Ig Nobel et le prix Nobel.

--- p.134

Le simple fait qu'un supraconducteur fonctionnant à température ambiante ait été découvert est significatif.
Jusqu'à présent, beaucoup pensaient qu'il était impossible de réaliser un supraconducteur à température ambiante, mais à bien y réfléchir, impossible ne signifie pas « ce n'est pas possible », mais plutôt « aucune méthode possible n'a encore été trouvée ».
C'est une pensée réjouissante que quelqu'un lisant ce livre puisse un jour réaliser l'existence d'un véritable supraconducteur à température ambiante.
--- p.136

Lorsqu'un aimant fixé à un moteur se déplace à grande vitesse, un courant est généré conformément à la loi de Faraday, et ce courant génère de la chaleur.
Ce type de courant est appelé courant de Foucault ou courant induit... Le principe de l'induction consiste à générer un champ magnétique en faisant passer un courant à travers une bobine, et le champ magnétique généré induit un courant de Foucault dans un récipient spécial, générant ainsi de la chaleur.
De ce fait, il s'agit d'un appareil de chauffage unique qui ne chauffe pas du tout car l'induction électromagnétique ne se produit que lorsqu'il est placé dans un récipient dédié.

--- p.149

Jusqu'à présent, nous avons parcouru un chemin allant des origines et des racines des aimants à la question : « Comment pouvons-nous fabriquer des aimants plus puissants ? »
Maintenant, j'ai l'impression de comprendre un peu les aimants, et je commence à me demander : « N'est-ce pas suffisant ? »
Mais comme pour la plupart des choses dans la vie, juste au moment où l'on pense avoir tout compris et que c'est la fin, un véritable nouveau départ arrive.
Considérez l'histoire de la physique.
Alors même que nous pensions avoir tout compris du monde grâce à la mécanique newtonienne et à l'électromagnétisme maxwellien, la théorie de la relativité et la mécanique quantique n'ont-elles pas fait leur apparition ?
Alors peut-être que plus on en sait, plus on devrait être humble.

--- p.153

Dans l'histoire des sciences, les découvertes révolutionnaires naissent souvent de questions triviales.
C’est pourquoi nous devons constamment poser des questions, et aucune question ne doit être facilement ignorée.
Avec l'émergence du phénomène de couplage d'échange intercouche décrit ci-dessus, de nombreux scientifiques ont tenté de trouver un « couplage plus fort ».
Dans cette optique, le physicien français Albert Fert et le physicien allemand Peter Grünberg ont proposé une idée légèrement différente… On pourrait penser que n’importe qui y penserait après l’avoir entendue, mais c’était une question à laquelle personne n’avait pensé auparavant.

--- p.160

Pour résoudre cette énigme, ils ont chauffé une face de l'aimant et ont découvert que les faces chaude et froide attiraient les spins dans des directions différentes.
Autrement dit, une différence de température provoque la circulation d'un courant de spin ! C'est ce qui s'est produit en 2008.
Ils ont nommé ce phénomène « effet Seebeck de spin »… Cette découverte est d’autant plus passionnante pour les scientifiques qu’elle signifie que même l’énergie qui serait autrement gaspillée sous forme de chaleur peut désormais être exploitée pour créer un spin.
--- p.181

Une expérience plutôt étrange a été récemment menée pour le confirmer… Pour déterminer si un objet en rotation devient un aimant ou non, il faut en principe trois experts : un théoricien qui calcule la vitesse de rotation nécessaire pour produire un champ magnétique mesurable, un expérimentateur capable de mesurer de très faibles champs magnétiques et un technicien capable de faire tourner n’importe quel objet à grande vitesse.
En fait, en 2015, ces trois experts ont uni leurs forces pour mener une expérience et ont découvert que « si on le fait tourner, il devient réellement un aimant ».

--- p.184

À ce stade, vous pouvez imaginer des choses encore plus amusantes.
« Si vous appliquez de la chaleur ou un courant électrique, vous pouvez collecter les spins alignés dans une même direction sur les deux surfaces. »
Selon le raisonnement d'Einstein et de Haas, si l'on aligne les spins, l'objet tourne ; par conséquent, si l'on rassemble les spins alignés sur les deux surfaces, cette surface ne devrait-elle pas tourner ? Une expérience a été menée pour confirmer cela, et il a été constaté que ce phénomène se produit réellement.
C'était en 2019.

--- p.186

Lorsque l'humanité est en crise et a besoin d'une solution, il incombe aux scientifiques d'apporter un soutien scientifique ou technologique.
Certains scientifiques s'efforcent d'accroître la quantité d'électricité utilisée de manière moins polluante en utilisant l'énergie solaire, tandis que d'autres tentent de modifier le concept même des ordinateurs, en effectuant des calculs à l'aide de phénomènes quantiques ou en imitant le cerveau humain, afin de réaliser des calculs efficaces avec moins d'énergie.
Et chose intéressante, même les chercheurs travaillant sur les aimants continuent de veiller toute la nuit pour se préparer à cette situation.

--- p.201

Le travail des scientifiques n'est pas très différent de la construction d'une tour en pierre.
Dans la plupart des cas, nous analysons minutieusement la tour de pierre construite par des scientifiques chevronnés, puis nous essayons d'y ajouter une pierre supplémentaire sans la détruire.
Bien sûr, certains scientifiques pensent que la tour de pierre a été mal construite dès le départ et qu'il faut la démolir et la reconstruire, mais la plupart estiment que le rôle d'un scientifique est d'ajouter une pierre de plus.
Et en fait, j'éprouve une grande fierté et une grande satisfaction rien qu'à consacrer ma vie à poser une pierre de plus sur le sol.

--- p.208

Les aimants peuvent exercer une force l'un sur l'autre même lorsqu'ils ne sont pas attachés, et lorsqu'ils se déplacent, ils génèrent un courant électrique ; ces courants électriques peuvent donc être mesurés et utilisés comme capteurs.
À bien y réfléchir, la boussole, première invention magnétique de l'humanité, est aussi un type de capteur qui indique la direction, et ces capteurs ont été perfectionnés et sont maintenant utilisés pour contrôler l'orientation des satellites artificiels.
Ils sont également utilisés à des fins militaires car les capteurs magnétiques fonctionnent mieux que les autres types de capteurs dans des environnements extrêmes.
--- p.220

Nous ignorons quelles découvertes nous réserve l'avenir et comment elles changeront le monde.
De même que Faraday, l'inventeur de l'électricité, n'aurait pas pu imaginer le téléphone portable.
Mais certains continuent de poser des questions, et ces questions mèneront à de nouvelles découvertes et changeront le monde.
Il faut donc demander et redemander.

--- p.226