De l'eau diamagnétique avec un laser

Matériel :

• un laser (un petit suffira)
• une coupelle
• un peu d'eau
• 3 aimants parallélépipèdes Q-40-20-05-N accolés ou un autre plus épais

Instructions :

Disposez la coupelle de sorte à pouvoir passer une main en-dessous sans la toucher. Mettre un peu d'eau dans la coupelle, puis envoyer le faisceau du laser de sorte à ce qu'il soit réfléchi à la surface de l'eau (ou au fond de la coupelle, cela produit le même effet) et projeté sur un écran quelques mètres plus loin. Prendre l'aimant et le rapprocher par le dessous le plus proche possible de la coupelle (toujours sans la toucher) en faisant plusieurs allers retours

Les vidéos suivantes montrent l'effet produit (une fois à la lumière du jour, une fois dans l'obscurité).

Observation / interprétation:

Vous remarquerez que le faisceau projeté sur l'écran se décale légèrement. Cela relève de la physique quantique et plus particulièrement d'une propriété particulière des particules, le spin (c'est en quelque sorte comme si la particule se comportait comme un mini-aimant). En raison de la disposition des particules dans la molécule d'eau, cet effet "mini-aimant" est assez fort. L'ensemble des molécules d'eau vont se déformer légèrement en surface sous l'action du champ magnétique, d'où la déviation du faisceau laser. Cependant, on n'a pas une force d'attraction mais de répulsion, les molécules d'eau cherchent à minimiser le champ magnétique qu'elles subissent. Le faisceau laser permet de bien mettre en évidence cet effet qui peut également être mis en évidence en regardant le reflet d'une lampe sur la surface de l'eau avec et sans l'aimant à la position du reflet.

D'autres molécules possèdent cette propriété, notamment les molécules qui ont un cycle à 6 atomes de carbone et 3 doubles liaisons ou encore les molécules possédant des doubles liaisons tout simplement car les doubles liaisons se comportent comme des mini-circuits électriques. On utilise cet effet en analyse des molécules, en RMN (résonance magnétique nucléaire) et l'on le retrouve de manière plus importante dans les supraconducteurs (diamagnétisme total).