Restitutions Apprentis Chercheurs 19-20, par Rémi Mazha

Restitution Apprentis Chercheurs 19-20, par Rémi Mazha

Ce document a été produit par les jeunes Apprentis Chercheurs de la saison 2019-2020. Ce projet permet à des élèves du collège ou du lycée de découvrir la démarche scientifique et le milieu de la recherche auprès de professionnels, en immersion dans les laboratoires durant 8 à 10 demi-journées.
Pour plus d’information, voir ici.

Suite à la pandémie de SARS-Cov-2 et l’annulation des congrès Apprentis Chercheurs, l’association a proposé aux jeunes volontaires de conclure l’année par une restitution à distance de leurs travaux et de leur expérience. Cette production n’engage que son (ou ses) auteur(s) ; l’Arbre des Connaissances l’a reproduite ici sans modification ni correction et ne saurait donc être responsable des propos qui y sont tenus. Des inexactitudes peuvent en effet être présentes. Merci de votre compréhension et bravo à tous les Apprentis Chercheurs!

Rémi Mazha
Lycée Camille Claudel
Thales – TRT

Compte-rendu du projet Apprentis Chercheurs

Résumé des séances.
De janvier à mars 2020

En arrivant au laboratoire, nos encadrants Victor et Marie-Blandine nous l’ont d’abord fait visiter. Ensuite, ils nous ont présenté leurs recherches sur un phénomène appelé la supraconductivité: quand certains métaux sont refroidis à des températures proches du zéro absolu, leur résistance au courant électrique tombe à zéro, ils deviennent alors ce qu’on appelle des supraconducteurs. Pour nous illustrer une des utilités de ce phénomènes, ils nous ont expliqué que le total de l’énergie perdue chaque année en France sous forme de chaleur à cause résistance des câbles haute tension était équivalente à l’énergie produite par une centrale nucléaire. Ils ont conclu en nous disant qu’ainsi, une des centrales nucléaires de France ne sert qu’à chauffer les pigeons. Enfin, ils nous ont présenté le phénomène de lévitation quantique: quand un métal supraconducteur est placé au-dessus d’un aimant, il tend à léviter. De plus, une fois placé dans cette configuration, l’aimant et le supraconducteur tendent à rester dans la même position, le supraconducteur peut donc rester “suspendu” même en dessous de l’aimant.

Lors de la séance suivante, nous avons essayé d’élaborer un train à sustentation magnétique miniature, mais sans supraconducteurs. Nous avons pris comme modèle le maglev, un train à sustentation magnétique utilisé pour le transport de passagers. Munis de papiers et de crayons, nous pensions avoir réussi à concevoir un train à sustentation magnétique avec peu d’aimants et fabricable avec du carton. Lors de la fabrication, notre principal problème a été de placer les aimants, ceux-ci étant très puissants.

Malheureusement, malgré nos efforts acharnés, le train ne lévitait pas.

En arrivant pour la séance suivante, Victor nous a fait une triste annonce: il avait découvert qu’un train à sustentation magnétique ne pouvait pas fonctionner avec des aimants permanents, à cause du théorème d’Earnshaw. Le maglev utilise des électroaimants avec un courant alternatif. Nous sommes donc passés au véritable projet, la fabrication d’un train miniature à lévitation quantique. Le but final était de créer un rail en forme de ruban de Möbius, pour bien souligner le fait que la lévitation quantique fonctionne quelque soit l’orientation. Nous avions à notre disposition des rubans métalliques, sur lesquels nous pouvions placer des aimants pour servir de rail. Cette fois, placer les aimants était beaucoup plus facile, car nous n’avions plus à faire attention à tous les mettre dans le même sens.Après avoir couvert un ruban d’aimants, nous avons essayé de le tordre pour estimer la longueur nécessaire pour faire un ruban de Möbius, et nous avons estimé qu’il nous faudrait au moins deux ou trois rubans. Nous avons essayé de placer une pastille supraconductrice au-dessus, et elle lévitait parfaitement, se déplaçant rapidement du fait de l’absence de frottement avec le rail. Comme prévu, même en retournant le ruban, la pastille continuait à léviter en dessous.

Malheureusement, en raison de la crise sanitaire, cette séance fut notre dernière.

Mes impressions

Malgré sa courte durée, je pense que ce projet m’a apporté beaucoup. Premièrement, ce fut une occasion pour moi de visiter un laboratoire de recherche, de rencontrer des chercheurs,et de découvrir leurs recherches. Ensuite, j’ai appris beaucoup de choses sur l’électromagnétisme, par exemple j’ai appris qu’avec de puissants électroaimants le physicien André Geim a pu faire léviter des grenouilles (ce qui lui a valu un prix Ig Nobel). Mais avant tout, j’ai pu manipuler de véritables supraconducteurs, et expérimenter avec la lévitation quantique. J’avais déjà eu l’occasion d’observer le phénomène de loin à l’occasion de démonstrations lors d’événements comme la fête de la science, mais pouvoir manipuler un supraconducteur en lévitation est vraiment une sensation très différente.Si ce projet avait été mené à son terme, je pense qu’il aurait pu être encore plus enrichissant. En effet, cela aurait pu être une occasion de mener à bout un projet pratique entier, de la conception à la réalisation. J ’espère pouvoir réitérer l’expérience l’année prochaine, en entier cette fois-ci.

Rémi Mazhar
Élève de seconde 7