Colloque National de Magnétisme commémoratif de l'œuvre de Pierre WEISS COLLOQUES NATIONAUX DU CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Colloque National de Magnétisme commémoratif de l'œuvre de Pierre WEISS STRASBOURG 8-10 JUILLET 1957 CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE 13, QUAI ANATOLE-FRANCE - PARIS-VII 1958 LISTE DES PARTICIPANTS ET ASSISTANTS MM. G. AscH, Attaché de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Ins- titut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg (Bas-Rhin). J. C. BARBIER, Maître de Conférences, Institut Fourier, Place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). E. BAUER, Professeur Honoraire à la Faculté des Sciences, 6, Place du Panthéon, Paris-5e. H. BIZETTE, Professeur à la Faculté des Sciences, Laboratoire de Physique, 2, rue de la Craffe, Nancy (M.-et-M.). H. DAN AN, Attaché de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. G. Dupouy, Membre de l'Institut, Directeur Général du C.N.R.S., 13, quai Anatole-France, Paris-7e. G. FOEX, Correspondant de l'Académie des Sciences, Professeur à la Faculté des Sciences, Directeur de l'Institut de Physique et du Laboratoire Pierre-Weiss, 3, rue de l'Uni- versité, Strasbourg. H. FORESTIER, Professeur à la Faculté des Sciences, Directeur de l'E.N.S.C.S., 2, rue Goethe, Strasbourg. R. FORRER, Maître de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. J. FRIEDEL, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences de Paris. P. G. de GENNES, Ingénieur, C.E.N., Boîte Postale n° 2, Gif-sur- Yvette, (S-et-O.). C. J. GORTER, Directeur du Laboratoire Kamerlingh Onnes, 18, Nieuwsteeg, Leyde (Pays-Bas). C. GUILLAUD, Directeur de Recherches, Directeur du Laboratoire des Applications du Magnétisme, 1, place Aristide- Briand, Bellevue (S.-et-O.). G. GUIOT-GUILLAIN, Chef de Travaux, Institut de Chimie, 2, rue Goethe, Strasbourg. MLLE Ch. HENRY LA BLANCHETAIS, Chargée de Recherches, Laboratoire des Terres Rares, 1, place Aristide-Briand, Bellevue (S.-et-O.). MM. A. HERPIN, C.E.N. de Saclay, Boîte Postale n° 2, Gif-sur-Yvette (S.-et-O.). B. JACROT, Ingénieur, C.E.N., Boîte Postale n° 2, Gif-sur-Yvette (S.-et-O.). W. KAGAN, Stagiaire de Recherches, Laboratoire des Applica- tions du Magnétisme, 1, place Aristide-Briand, Bellevue (S.-et-O.). P. MERIEL, C.E.N. de Saclay, Boîte Postale n° 2, Gif-sur-Yvette (S.-et-O.). A. J. P. MEYER, Maître de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. L. NEEL, Membre de l'Institut, Professeur à la Faculté des Sciences, Directeur du Laboratoire d'Electrostatique et de Physique du Métal du C.N.R.S., Institut Fourier, place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). S. NIKITINE) Professeur à la Faculté des Sciences, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. J. PAULEVE, Attaché de Recherches, Institut Fourier, Place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). PAULUS, Laboratoire des Applications du Magnétisme, 1, place Aristide-Briand, Bellevue (S.-et-O.). R. G. PAUTHENET) Ingénieur au C.N.R.S., Institut Fourier, Place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). N. PERAKIS) Maître de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. A. L. PERRIER) Professeur à la Faculté des Sciences de Lau- sanne, 44, chemin du Levant, Lausanne (Suisse). C. SADRON, Professeur à la Faculté des Sciences, Directeur du Centre de Recherches sur les Macromolécules, G, rue Boussingault, Strasbourg. MLLE A. SERRES, Chef de Travaux, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. MME J. SOUTIF, Chargée de Recherches, Institut Fourier, Place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). MM. P. TAGLANG, Professeur à la Faculté des Sciences, Laboratoire de Physique, 34, avenue Carnot, Clermont-Ferrand (P.-deD.). F. TROMBE, Directeur de Recherches, Directeur des Laboratoires des Terres Rares et de l'Energie Solaire, 1, place Aris- tide-Briand, Bellevue (S.-et-O.). MM. B. TsAr, Maître de Recherches, 4, rue des Pommerets, Sèvres (S.-et-O.). R. VAUTIER, Laboratoire des Applications du Magnétisme, 1, place Aristide-Briand, Bellevue (S.-et-O.). L. WEIL, Professeur à la Faculté des Sciences, Institut Fourier, Place du Doyen Gosse, Grenoble (Isère). J. WUCHER) Maître de Recherches, Laboratoire Pierre-Weiss, Institut de Physique, 3, rue de l'Université, Strasbourg. INTRODUCTION Un Colloque National de Magnétisme, commémoratif de l'œuvre de Pierre WEISS, a eu lieu à Strasbourg, les 8, 9 et 10 juillet 1957, cinquante ans après la publication du mémoire fondamental de Pierre WEISS sur « L'Hypothèse du Champ moléculaire et la pro- priété ferromagnétique ». Ce Colloque, organisé par le Centre National de la Recherche Scientifique, a été consacré plus spécialement à l'étude des sujets suivants : a) Paramagnétisme. Paramagnétiques purs. Antiferromagnéti- ques. Utilisation du paramagnétisme à l'étude des semi- conducteurs. b) Métamagnétisme. Métaux des terres rares, alliages, sels anhydres. c) Gyromagnétisme. Relations avec la résonance magnétique. Au cours de la séance inaugurale, un exposé sur la vie et l'œuvre de Pierre WEISS a été présenté par Edmond BAUER. Un buste de Pierre WEISS, sculpté par M. Robert FORRER, a été inauguré dans le couloir d'entrée de l'Institut de Physique. L'Académie des Sciences, plusieurs Sociétés scientifiques, l'Ecole Polytechnique de Zurich, étaient représentées à cette séance ; de nombreux anciens élèves et amis de Pierre WEISS y assistaient. Pendant les séances du Colloque des exposés de mise au point ont été présentés sur des problèmes importants soulevés par l'œuvre de Pierre WEISS : Le champ moléculaire de Weiss et le champ moléculaire local, par M. Louis NÉEL. Les domaines élémentaires, par M. Charles GUILLAUD. Aimantation spontanée et conduction métallique, par M. Albert PERRIER. En outre 23 communications ont été présentées et ont été suivies de discussions animées. Conférences de mise au point, communications et discussions ont apporté une bonne vue d'ensemble sur l'état actuel des questions abordées au colloque. On en trouvera des résumés ci-dessous. LE CHAMP MOLÉCULAIRE DE WEISS ET LE CHAMP MOLÉCULAIRE LOCAL par M. Louis NÉEL Membre de l'Institut Professeur à la Faculté des Sciences de Grenoble Sommaire. Dans une première partie, l'auteur retrace l'historique des tra- vaux de P. WEISS sur la théorie du champ moléculaire et l'aimanta- tion spontanée; il en souligne les succès dans l'interprétation des propriétés magnétiques et énergétiques des corps ferromagnétiques et les perfectionnements ultimes : champ moléculaire énergétique et champ moléculaire correctif de l'équation d'état. Dans une deuxième partie, après avoir examiné les difficultés auxquelles se heurtait la théorie, l'auteur montre qu'elles ont été résolues en introduisant la notion de champ moléculaire local et en donnant ainsi la clé des propriétés des corps antiferro- et ferri-magné- tiques. Il étudie également (§ 4 et Appendice) l'état actuel de l'inter- prétation des propriétés magnétiques de la pyrrhotine qui a joué un grand rôle dans l'histoire du champ moléculaire. PREMIÈRE PARTIE Le champ moléculaire de Weiss 1) Premiers énoncés de la théorie. C'est en 1905 que LANGEVIN publia [1] la théorie électronique du diamagnétisme et la théorie cinétique du paramagnétisme. Cette dernière rendait compte notamment de la loi de Curie et reliait la constante C au moment magnétique atomique. LANGEVIN avait supposé que les atomes ou molécules, porteurs du moment ma- gnétique, étaient indépendants les uns des autres. Admettant au contraire l'existence d'interactions, P. WEISS, dans une note présen- tée à l'Académie des Sciences le 10 décembre 1906, supposa qu'on pouvait en représenter les effets au moyen d'un champ intérieur Hm = NJ proportionnel à l'aimantation J, de même direction qu'elle et venant s'ajouter au champ magnétique appliqué [2]. Peu de temps après, dans un mémoire plus détaillé devenu classique [3], WEISS donnait à Hm le nom de champ moléculaire qu'il a conservé depuis. La constante N, indépendante de la température et de l'aimantation, était appelée coefficient du champ moléculaire. WEISS montrait alors que la substance était capable de s'aiman- ter spontanément sous la seule action de son propre champ molécu- laire, en l'absence de tout champ extérieur. Cette aimantation spontanée, dont l'orientation est livrée au hasard dans une substance ferromagnétique désaimantée, s'aligne suivant la direction du champ appliqué de sorte que l Aimantation à saturation n'est pas autre chose que l'aimantation spontanée qui nous est rendue sensible. Il montrait aussi que l'aimantation spontanée, correspondant au zéro absolu au parallélisme de tous les aimants élémentaires, décroît lorsque la température s'élève et tend vers zéro au point de Curie. Malgré sa fécondité remarquable, cette audacieuse et tout à fait nouvelle notion d'aimantation spontanée mit beaucoup de temps à s'imposer, bien que, dès le début, WEISS ait fait remarquer « qu'elle n'avait rien qui dusse surprendre puisque d'une manière analogue un liquide pouvait exister, avec sa forte densité, sous une pression extérieure nulle, c'est-à-dire sous sa seule pression intérieure ». Le ferromagnétisme était ainsi expliqué par des moyens très simples, notamment la variation thermique de l'aimantation à satu- ration et sa disparition au point de Curie 0. La théorie montrait aussi [4] l'apparition d'un paramagnétisme au-dessus du point de Curie avec une aimantation donnée par l'expression où la constante C' est égale à la constante C de la théorie de LANGE- VIN, et coordonnait ainsi les propriétés des ferromagnétiques dans toute l'échelle des températures. A peu près vers la même époque, P. VVEISS et ses collaborateurs montraient que cette loi, dite du paramagnétisme à champ molécu- laire ou loi de Curie-Weiss, permettait d'interpréter les propriétés des sels anhydres paramagnétiques et de leurs solutions concentrées: on constatait à cette occasion que le coefficient N, qui est essentielle- ment positif chez les ferromagnétiques, peut aussi prendre des valeurs négatives.