Liaison, 15 juin 2006

Embarquement pour la lévitation

PIERRE MASSE

Bienvenue à bord du train à lévitation Montréal-Sherbrooke! Notre voyage durera 21 minutes à la vitesse de 550 km/h. La température extérieure est de -196 °C. Notez que l'accumulation de précipitations n'affectera en rien notre flottaison.»

C'est le message que pourrait entendre un passager de la dimension d'une souris, à bord de la maquette du train à lévitation du Département de physique de l'Université de Sherbrooke.

Déclencher des passions

L'idée de cette maquette vient du professeur Louis Taillefer, chercheur au Département de physique. L'objectif est de proposer une activité scientifique à des jeunes afin de capter leur attention et leur faire découvrir la science de façon originale. Le résultat est réussi puisque ce train, dont la lévitation est assurée par des éléments supraconducteurs, permet de mettre en évidence de manière spectaculaire des phénomènes associés à la supraconductivité.

«Lorsqu'on visite une école avec le train, les élèves ont les yeux grand ouverts et n'en reviennent pas, indique l'opérateur du train, Guy Bernier. Pour eux, la lévitation, c'est juste dans les films, alors lorsqu'ils voient le train flotter à quelques centimètres au-dessus des rails, les questions fusent de toute part : Comment fonctionne-t-il? Est-ce possible d'en construire un plus grand? Et surtout, quand est-ce qu'on pourra monter dedans?

Les «suprapatenteux»

Guy Bernier et Stéphane Pelletier ont construit le train en modifiant un prototype rudimentaire de l'Université de Toronto. Le principe de base consiste à fixer quelques pastilles composées d'un matériau supraconducteur sur le train, à les refroidir à l'aide d'azote liquide et à placer le train au-dessus de rails constitués d'aimants. Lorsque les pastilles sont suffisamment refroidies, leurs électrons se mettent à changer de comportement et induisent un contre-champ magnétique exactement opposé au champ magnétique produit par les aimants des rails. Le résultat de ces deux champs opposés permet de soulever le train au-dessus des rails. Ensuite, il ne reste plus que le problème de la stabilité à résoudre pour empêcher que le train ne soit repoussé à l'extérieur des rails. «On a eu l'idée d'utiliser plusieurs rails juxtaposés afin de donner au champ magnétique une forme de V au centre duquel le train reste prisonnier», réplique Guy Bernier. De plus, pour propulser le train, les concepteurs ont choisi d'ajouter de petits électroaimants répartis sur le trajet. Au passage du train, ceux-ci transmettent de petites impulsions électromagnétiques suffisantes pour entretenir le mouvement ou l'accélérer.

La question ambiante…

«Est-ce qu'on va pouvoir se rendre à la température ambiante? C'est l'une des questions que nous nous posons sur ces matériaux», indique le professeur Patrick Fournier, spécialiste de la supraconductivité au Département de physique. Au fil des années, les chercheurs ont mis au point des matériaux dont les propriétés supraconductrices sont accessibles à des températures de plus en plus élevées. À ce jour, la plus haute température atteinte en utilisant du mercure hautement pressurisé est -109 °C.

Résister aux modes en recherche

En quelques années, les applications en développement pour ces matériaux sont de plus en plus nombreuses : emmagasinage d'énergie; imagerie magnétique dans le domaine médical. Pourtant de l'aveu même de Patrick Fournier, personne ne comprend encore véritablement les mécanismes fondamentaux de la supraconductivité : «Aux États-Unis, les chercheurs ont un peu abandonné ces matériaux, car ils jugent avoir atteint une sorte de plateau dans leur compréhension. Au Québec, on est peut-être moins sujet aux modes.» D'après le spécialiste, ces matériaux pourraient revenir à l'avant-scène à travers des applications comme la détection ultrasensible des champs magnétiques ou les besoins de micros amplificateurs de haute puissance pour la téléphonie cellulaire.

La solution passera peut-être par les monocristaux supraconducteurs à haute température que Patrick Fournier et son équipe développent. En effet, ces monocristaux possèdent un atout dont ne jouissent pas les supraconducteurs traditionnels sous forme de poudre agglomérée. La forme cristalline permet d'étirer le matériau pour former un fil facilement manipulable, ce qui permettrait d'accroître les possibilités d'applications.

En attendant d'embarquer dans un train à lévitation, une vidéo de la maquette est visible sur la page d'accueil du site du Département de physique : www.USherbrooke.ca/physique.

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Le professeur Patrick Fournier, spécialiste de la supraconductivité, présente le train à lévitation magnétique développé au Département de physique.

Photo : Roger Lafontaine