Le champ magnétique de la Terre est bien connu, avec un pôle Nord et un pôle Sud qui orientent les boussoles. De même, les aimants produisent eux aussi des champs magnétiques et possèdent des pôles. On mesure la valeur d’un champ magnétique en teslas ou en gauss, sachant qu’un tesla vaut dix mille gauss. À Paris par exemple, le champ terrestre est de l’ordre d’un demi gauss, soit moins d’un dix millième de tesla. À la surface d’un aimant en Néodyme-Fer-Bore comme ceux utilisés dans les petites vidéos de lévitation, le champ vaut 1 tesla. Par contre, dès qu’on s’écarte de l’aimant, le champ décroît fortement, et ne vaut plus qu’un centième de tesla à quelques centimètres de l’aimant. Plus l’aimant est grand, moins vite le champ décroit quand on s’en écarte.
L’aimant tire son magnétisme de ses électrons. Un électron porte en effet lui même un tout petit aimant quantique, appelé spin. Si les spins de certains électrons dans un matériau s’alignent tous parallèlement, l’effet de tous ces petits aimants s’ajoute et on obtient un vrai aimant. Certains matériaux ne sont pas des aimants mais se collent aux aimants, comme l’acier ou le fer. On les appelle « magnétiques ». Cela vient de ce qu’au cœur de ces matériaux, il y a là aussi des spins parallèles comme dans un vrai aimant, mais seulement par domaines. Les domaines n’étant pas parallèles entre eux, l’aimantation totale est nulle. Par contre, quand on approche un aimant de ce matériau magnétique, tous les domaines se remettent parallèles entre eux et parallèles à l’aimant, et le matériau devient à son tour un aimant.
Dans les matériaux non magnétiques, comme par exemple les métaux nobles, ou encore le corps humain, rien de tel : ils ne deviennent pas des aimants eux mêmes quand on approche un aimant, et ne collent donc pas à l’aimant. Les supraconducteurs ne sont pas des aimants et ne sont pas magnétiques en général, sauf dans certains cas très particuliers au cœur des recherches actuelles.
Pour produire un champ magnétique, on peut aussi utiliser une bobine de fil métallique dans laquelle on fait passer un courant électrique. Ce courant va induire un champ magnétique orienté perpendiculairement à la bobine. Les supraconducteurs peuvent servir à faire de telles bobines et à produire ainsi des champs magnétiques encore plus élevés que les meilleurs des aimants. C’est ainsi par exemple que fonctionnent les bobines d’IRM d’hôpital, où le champ vaut 1 tesla. On sait actuellement faire des champs magnétiques jusqu’à plusieurs dizaines de teslas en laboratoire.
