Un diamant imparfait est parfait pour détecter le champ magnétique terrestre depuis l’espace.
Un appareil quantique a utilisé les défauts d'un diamant pour cartographier le champ magnétique terrestre depuis la Station spatiale internationale. Avec seulement 10 centimètres de côté, OSCAR-QUBE révèle le potentiel de la technologie. Il a effectué de manière cohérente plus de 10 mois de prise de données en 2021 et 2022, et ses mesures concordaient avec une estimation précédente du champ magnétique, rapportent l'ingénieur Jaroslav Hruby et ses collègues dans un article publié le 7 mai dans Examen physique appliqué.
Les mesures spatiales du champ magnétique terrestre nécessitent généralement des satellites volumineux. Les capteurs quantiques peuvent être plus petits, tout en étant plus sensibles et fonctionnant de manière plus stable, entre autres avantages.
Le capteur d'OSCAR-QUBE est constitué d'un morceau de diamant de la taille d'une lentille présentant des défauts dans son réseau d'atomes de carbone, dans lequel un atome de carbone manque et un carbone voisin est remplacé par un azote. Les défauts agissent comme des particules quantiques, avec des niveaux d’énergie similaires à ceux d’un atome. Les champs magnétiques modifient les niveaux d'énergie des défauts. Cela signifie que les variations de la force du champ magnétique terrestre d'un endroit à l'autre peuvent être détectées en mesurant la lumière émise lorsque le diamant est frappé par une lumière laser et des micro-ondes.
« Le champ magnétique terrestre est en fait très fascinant à mesurer, car il contient beaucoup d'informations », explique Hruby, de l'Université de Hasselt en Belgique. Les mouvements au sein du noyau externe en fusion de la Terre, les roches de la croûte, la météo spatiale et les marées océaniques affectent tous le champ magnétique. Les cartes du champ magnétique peuvent même être utilisées pour naviguer, par exemple lorsque le GPS n'est pas disponible.
Les performances de l'appareil ne surpassent pas encore celles des magnétomètres conventionnels les plus avancés. Mais une future mission disposera d’un matériel quantique amélioré et effectuera des mesures depuis l’extérieur de la station spatiale, plutôt qu’à l’intérieur, où les champs magnétiques internes limitaient ses capacités.