Pierre Weiss

“ L'aimantation spontanée n'est donc autre que l'aimantation à saturation et, par conséquent, elle est accessible aux mesures.
Variation thermique de l'aimantation spontanée (16) . — j'ai déterminé la variation de l'aimantation spontanée en fonction de la température en m'appuyant sur la théorie du champ moléculaire et la loi du paramagnétisme de Langevin.
Elle peut se résumer ainsi :
Au zéro absolu, il n'y a pas d'agitation thermique, le champ moléculaire rend parallèles tous les moments élémentaires ; l'aimantation a la plus grande valeur possible. ”

“ Par un raisonnement de mécanique statistique j 'ai établi que, dans un cristal cubique, l'influence d'une énergie potentielle d'orientation de la molécule par rapport au réseau s'élimine et que, dans les cas de symétrie moindre, la moyenne des coefficients d'aimantation mesurés dans trois directions rectangulaires est égale au coefficient d'aimantation du gaz formé des mêmes molécules. ”

“ En effet, la théorie statistique donne pour cette catégorie de corps le moment atomique à partir de la Constante de Curie. Or la théorie du champ moléculaire permet, comme je l'ai indiqué précédemment, de déduire de la variation thermique du coefficient d'aimantation d'une substance paramagnétique quelconque, la Constante de Curie qu'aurait le gaz parfait formé des mêmes molécules. ”

“ Mes recherches sur le ferromagnétisme des cristaux ont été développées et précisées dans trois thèses faites sous ma direction, celles de M. Ouittner sur l'aimantation de la magnétite cristallisée, de M. Ziegler sur l'aimantation de la pyrrhotine, et de M. Beck sur l'aimantation du fer en grands cristaux (l'aimantation du fer comme celle de la magnétite obéit à la symétrie cubique avec une approximation limitée par la pureté de l'édifice cristallin) . ”

“ L'intensité des champs que l'on peut réaliser est limitée par la saturation de la matière qui forme les pôles. Or, on possède un alliage plus magnétique que le fer : le ferrocobalt que j'ai signalé à propos des moments atomiques et dans lequel l'intensité d'aimantation est, tout compte fait, de 12 % supérieure à celle du fer à la température ordinaire. On réalise sur le champ un gain presque du même ordre en faisant les pièces polaires avec du ferrocobalt. ”

“ C'est au cours des déterminations faites avec M. A. Piccard que nous avons découvert le phénomène magnétocalorique (24) dont la connaissance a joué un rôle important dans nos recherches. Il a permis en effet, comme nous l'avons vu, de déduire des isothermes de l'aimantation apparente, altérées par l'obliquité de l'aimantation sur le champ, les isothermes de l'aimantation vraie qui figurent dans l'équation d'état. ”

“ Équation d'état des ferromagnétiques et champ moléculaire (16) . — Je me suis proposé de rechercher l'équation d'état des ferromagnétiques, c'est-à-dire la relation qui donne l'aimantation en fonction du champ et de la température. A cet effet, je me suis appuyé sur la théorie de mécanique statistique que Langevin venait d'établir pour l'aimantation des gaz paramagnétiques. Cette théorie suppose que les molécules, parfaitement libres, ne subissent
que les actions de l'agitation thermique et du champ extérieur. ”

“ Les expériences nombreuses qui concernent les moments atomiques ont montré qu'un même atome peut, suivant les conditions physiques et chimiques, prendre des moments différents qui s'expriment tous par des nombres entiers de magnétons. Le fait que les atomes de nickel existent sous
deux états, caractérisés l'un par trois, l'autre par huit ma-gnétons, permet d'établir un accord complet entre les réseaux d'isothermes magnétiques résultant des mesures d'aimantation que j'ai faites sur ce corps et l'équation d'état des ferromagnétiques déduite de l'hypothèse du champ moléculaire. ”

“ Les résultats qui précèdent m'ont permis d'entrevoir le mécanisme des phénomènes dans les ferromagnétiques à structure microcristalline isotropes par compensation, comme les métaux usuels (16) . Je suis arrivé ; en effet, à représenter d'une manière satisfaisante une notable partie des propriétés de ces substances (courbes d'aimantation, cycles d'hystérèse) en admettant que chacun de leurs cristaux élémentaires est bâti sur le modèle de la pyrrhotine. ”

“ Pour un champ de grandeur constante qui prend successivement toutes les directions, l'extrémité du vecteur aimantation décrit une surface ayant la symétrie du cube, qui tend vers une sphère quand le champ augmente indéfiniment. ”

“ Nous avons établi, en outre, la loi de variation des énergies d'hystérèse dans les champs tournants et dans les champs alternatifs en fonction de l'intensité d aimantation et trouvé, en particulier, que dans les champs alternatifs le maximum de l'énergie d'hystérèse est approximativement le double de celui que l'on observe dans les champs tournants. ”

“ Plus récemment, les expériences de Gerlach sont venues montrer que, dans certains corps simples à l'état gazeux où l'étage extérieur de l'atome est formé d'un électron unique, le moment atomique est en effet un magnéton de Bohr. Les 10 magnétons que j'ai trouvés pour l'atome d'oxygène par des expériences très précises, faites en collaboration avec MM. E. Bauer et A. Piccard, s'accordent avec cette conséquence de la théorie des quanta, comme d'ailleurs aussi avec le magnéton expérimental. ”

“ Si,, fréquemment, cette aimantation spontanée n'apparaît pas, c'est que sa direction n'est pas la même dans les différentes parties de la substance et que celle-ci paraît neutre par compensation. L'effet du champ extérieur est de coordonner cette aimantation ; lorsqu'elle est parallèle dans tous les domaines élémentaires la substance est aimantée à saturation. ”

“ Pour que les moments, calculés d'après leurs hypothèses, soient des multiples entiers du magnéton de Bohr, ils sont obligés d'admettre que les déterminations expérimentales faites jusqu'ici sont entachées d'erreurs grossières. En particulier, ils sont forcés de supposer que les différents moments trouvés pour un même atome, dans le cas, par exemple du
fer et du cobalt en solution ”

“ Le travail d'aimantation dépensé pour amener la substance de l'état neutre à un état magnétique déterminé doit être indépendant du trajet que suit l'aimantation pour arriver à l'état final. Il doit être le même, par exemple, lorsqu'on aimante à saturation la pyrrhotine dans la direction de facile aimantation et que l'on fait tourner ensuite l'aimantation jusqu'à la direction de difficile aimantation, ou lorsqu'on aimante directement cette substance dans la direction de difficile aimantation. ”

“ J'ai complété cette étude par le relevé de la courbe d'aimantation suivant les axes de symétrie du cristal. Dans les champs faibles, la facilité d'aimantation croît de l'axe ternaire à l'axe binaire, et de celui-ci à l'axe quaternaire. L'ordre de facilité d'aimantation s'inverse dans les champs plus forts, vers la saturation.
Pyrrhotine (10) . — J'ai continué mes recherches sur les phénomènes magnétocristallins par l'étude de la pyrrhotine. Elle existe dans la nature en cristaux qui affectent la forme de prismes hexagonaux. ”

“ C'est à ces deux déterminations que j'ai emprunté la valeur numérique la plus sûre du magnéton. Rapportée à l'atome-gramme elle est égale à 1123 c. g. s. Quelques autres moments ont encore été déterminés de cette manière par mes élèves, au cours d'une étude systématique de l'aimantation des alliages des métaux ferromagnétiques entre eux. Le cobalt, nous l'avons vu. est trop dur magnétiquement pour être aimanté à saturation, mais les moments des nickel-cobalts et des ferrocobalts qui obéissent à la loi des mélanges donnent les uns et les autres sans ambiguité 9 magnétons pour le cobalt. ”

“ Ce paramagnétisme constant ne se rencontre pas seulement dans les corps simples ; Mlle Collet l'a trouvé aussi dans deux sels en solution, le bichromate de potassium et le chlorure lutéocobaltique. J'ai montré (49) que le fait que ces substances
n'obéissent pas à la loi de Curie empêche d'attribuer leur aimantation à une orientation statistique des molécules et oblige à en rechercher l'origine à l'intérieur de l'atome. ”

“ Ce nombre s'écartait beaucoup de celui qui était admis alors et ne s'accordait pas davantage avec celui que l'on déduisait du rapport de la charge à la masse de l'électron.
Depuis lors de nouvelles déterminations du phénomène de Zeeman sont venues confirmer le résultat de nos expériences ; notamment une mesure très précise faite plus tard par M. Fortrat dans mon laboratoire de Zurich concorde avec la nôtre à deux millièmes près. ”

“ Il s'agit de trouver la forme de circuit magnétique, la place et le nombre des ampères-tours qui permettent d'obtenir des champs in-tenses dans des volumes suffisants. Il est également important de réaliser des champs constants et de protéger les appareils d'étude contre les dégagements de chaleur dus au courant d'excitation. ”

“ Cette deuxième composante est proportionnelle à la composante de l aimantation qui a la même direction qu'elle. Tout se passe comme si elle servait à vaincre un champ interne en relation avec la structure du cristal, que j'ai appelé champ structural.
Déduction faite de la part du champ extérieur nécessaire pour surmonter le champ structural, toutes les directions du plan magnétique sont équivalentes.
La propriété du plan magnétique, ainsi que je l 'ai signalé, n'est pas absolument rigoureuse. J'ai déterminé la susceptibil.ité perpendiculaire à ce plan ; elle est très faible. ”

“ Les qualités de cet appareil ont été mises en évidence dans un travail important de magnéto-optique que M. Fortrat a fait quelques années plus tard, dans mon laboratoire, et au cours duquel il a découvert la simplification des bandes spectrales par le champ magnétique.
Electro-aimant (79, 8q) . — J'ai spécialement étudié l'élec-tro-aimant qui joue un rôle essentiel dans la plupart des recherches magnétiques. Le problème est complexe. ”