OSAKA, Japon – Une équipe de recherche de l’Université d’Osaka a introduit une approche révolutionnaire pour générer des champs magnétiques ultra-élevés en utilisant une technique appelée Implosion de microtube à lame (BMI). En tirant parti des implosions laser des microtubes spécialement structurés, l’équipe a démontré le potentiel d’atteindre les forces du champ magnétique près d’une mégatesla – un saut remarquable dans la science du plasma compact.
Ces champs extrêmes, théoriquement comparables à ceux observés des étoiles à neutrons très magnétisées et des jets astrophysiques, sont créés en utilisant une configuration expérimentale compacte. Le projet, dirigé par le professeur Masakatsu Murakami, propose l’utilisation de cylindres creux à l’échelle micron équipés de structures internes en forme de lame. Lorsqu’elles sont touchées par des impulsions laser ultra-intenses et fémtosecondes, les lames induisent un mouvement plasma asymétrique tourbillonnant qui génère de forts courants circulants.
Comme ces courants se forment près du centre du tube, ils produisent naturellement un champ magnétique axial puissant. Ce courant de boucle auto-généré atteint des valeurs supérieures à 500 kilotesla, rapprochant les chercheurs du seuil Megatesla. Notamment, le processus ne nécessite aucun champ magnétique appliqué à l’extérieur.
Un nouveau mécanisme pour la génération de champs élevés
Contrairement aux méthodes de compression magnétique traditionnelles qui amplifient un champ préexistant, l’IMC permet la création de champs à partir de zéro à travers des interactions laser-plasma. La clé réside dans la conception du microtube: l’asymétrie au sein de la structure fait tourner le plasma et génère des champs magnétiques indépendamment. Au fur et à mesure que les coulées du plasma se resserrent et accélèrent, une boucle de rétroaction émerge – les particules chargées (ions et électrons) amplifient le champ magnétique, qui à son tour limite ces particules.
«Cette approche offre une nouvelle façon puissante de créer et d’étudier des champs magnétiques extrêmes dans un format compact», explique le professeur Murakami. «Il fournit un pont expérimental entre les plasmas de laboratoire et l’univers astrophysique.»
Les implications de cette recherche sont une grande portée. Les applications potentielles comprennent:
- Astrophysique de laboratoire: simuler des jets magnétisés et des intérieurs stellaires
- Fusion laser: Avocation des techniques d’allumage rapides à faisceau de proton
- Électrodynamique quantique à champ élevé (QED): activer l’exploration des phénomènes quantiques non linéaires
L’équipe de recherche a effectué des simulations détaillées en utilisant le code époque entièrement relativiste sur le supercalculateur de calmar à l’Université d’Osaka. Ils ont également développé un modèle analytique complémentaire pour mieux comprendre les lois de mise à l’échelle sous-jacentes et optimiser la conception cible.
