Andre Geim : des souris au graphène, de l’Ig Nobel au Nobel

Andre Geim et Konstantin Novoselov ont reçu mardi 5 octobre le prix Nobel de physique pour leur travaux sur le graphène, un cristal de carbone qui pourrait révolutionner bien des domaines, de l’informatique aux panneaux solaire, voire, plus improbable, aux ascenseurs spatiaux … (j’en parlais ce matin ici)

Ig Nobel. Konstantin Novosolev n’a que 36 ans – ce qui est plutôt rare parmi les nobélisés –, mais son compère est un poil plus vieux. Andre Geim a déjà été couronné d’un autre prix, l’Ig Nobel de physique, millésime 2000 (un bon cru ). Il est certes moins prestigieux et moins bien doté que le prix décerné en Suède, mais il récompense des travaux très sérieux, bien que tout à fait improbables. C’est la “science qui fait rire, puis réfléchir” comme le clame le magazine Improbable research qui les décerne.

En 1997, Andre Geim publiait avec Michael Berry dans l’European Journal of Physics le compte-rendu d’une expérience singulière (.pdf). Ils y expliquaient comment faire léviter une grenouille grâce à un puissant champ magnétique. D’autres ont montré plus tard qu’on pouvait réitérer l’expérience avec des souris.

Magnétismes. Le fer et une poignée d’autres matériaux sont ferromagnétiques : un petit aimant les attire. Vous, moi, un chaton, une grenouille, les matières organiques, non. Nous sommes des corps diamagnétiques. Les aimants nous laissent de marbre, en apparence tout du moins.

En réalité, les corps diamagnétiques sont repoussés par le champ magnétique d’un aimant. Pour faire simple, disons que ce dernier modifie la course des électrons autour du noyau de certains des atomes qui nous composent. Le champ magnétique  qui en résulte, propre à l’électron, est dirigé dans le sens inverse du champ qui l’a créé.

Ce phénomène est imperceptible. Pour déplacer une grenouille, et a fortiori, pour la faire léviter au dessus de l’aimant, il faut un champ magnétique très intense pour que la force qui en résulte soit supérieure à la gravité qui la maintient au sol.

La grenouille d’Andre Geim a été soumise à un champ de 16 teslas, ce qui est énorme. Et elle s’est maintenue à quelques centimètres de la paroi inférieure du dispositif expérimental aussi longtemps que le champ magnétique y était appliqué. Sans dommage pour sa santé, contrairement aux souris qui étaient tellement paniquées qu’il a fallu les plonger dans un profond sommeil… Geim et Berry ne cherchaient pas à montrer que la grenouille pouvait bouger sous l’influence du champ magnétique, mais plutôt qu’elle pouvait rester en lévitation, dans un état stable, ce qui était a priori en contradiction avec le théorème de Earnshaw.

L’Ig Nobel mène à tout, même au Nobel. Pour les physiciens au moins. Il n’est pas certain que les dirigeants de grandes banques américaines (ou d’ex-grandes banques américaines, comme Lehman Brothers) lauréates de l’Ig Nobel d’économie 2010 soient un jour récompensés par l’académie Nobel. Tant mieux.

Photo : Andre Geim, Michael Berry