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    Les installations laser de nouvelle génération cherchent à inaugurer une nouvelle ère de recherche relativiste sur les plasmas

    Phénomènes d'électrodynamique quantique dans les plasmas. Crédit :Stephen Alvey/Alec Thomas

    Le sujet du prix Nobel de physique 2018, l'amplification d'impulsions chirpées est une technique qui augmente la force des impulsions laser dans de nombreux lasers de recherche les plus puissants d'aujourd'hui. Alors que les installations laser de nouvelle génération cherchent à pousser la puissance du faisceau jusqu'à 10 pétawatts, les physiciens s'attendent à une nouvelle ère pour l'étude des plasmas, dont le comportement est affecté par les caractéristiques typiquement observées dans les trous noirs et les vents des pulsars.

    Les chercheurs ont publié une étude faisant le point sur les futures capacités laser haute puissance sur le point de nous apprendre sur les plasmas relativistes soumis à des processus d'électrodynamique quantique (QED) à champ fort. En outre, les nouveaux plans d'étude proposés pour explorer davantage ces nouveaux phénomènes.

    Apparaissant dans Physique des plasmas , l'article introduit la physique des plasmas relativistes dans les champs supercritiques, discute de l'état actuel du domaine et donne un aperçu des développements récents. Il met également en évidence les questions ouvertes et les sujets qui sont susceptibles de dominer l'attention des personnes travaillant dans le domaine au cours des prochaines années.

    La QED à champ fort est un coin moins étudié du modèle standard de la physique des particules qui n'a pas été exploré dans les installations des grands collisionneurs, comme le SLAC National Accelerator Laboratory ou le CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, en raison de l'absence de champs électromagnétiques puissants dans les réglages de l'accélérateur. Avec des lasers à haute intensité, les chercheurs peuvent utiliser des champs forts, qui ont été observés dans des phénomènes tels que l'émission de rayons gamma et la production de paires électron-positon.

    Le groupe explore comment les résultats pourraient potentiellement conduire à des avancées dans les études de physique fondamentale et dans le développement d'ions de haute énergie, électron, sources de positons et de photons. De telles découvertes seraient cruciales pour développer de nombreux types de technologies de numérisation présentes aujourd'hui, allant des études de science des matériaux à la radiothérapie médicale en passant par la radiographie de nouvelle génération pour la sécurité intérieure et l'industrie.

    Les processus QED se traduiront par des phénomènes de physique des plasmas radicalement nouveaux, comme la génération d'un plasma dense de paires électron-positon à partir du quasi-vide, absorption complète de l'énergie laser par les procédés QED, ou l'arrêt d'un faisceau d'électrons ultrarelativiste, qui pourrait pénétrer dans un centimètre de plomb par la largeur d'un cheveu de lumière laser.

    "Le type de nouvelle technologie que ces nouveaux phénomènes de physique des plasmas pourraient traduire est en grande partie inconnu, surtout parce que le domaine des plasmas QED lui-même est une sorte de territoire inexploré en physique, " a déclaré l'auteur Peng Zhang. " Au stade actuel, même une compréhension théorique adéquate fait cruellement défaut."

    Le groupe espère que l'article contribuera à attirer l'attention d'un plus grand nombre de chercheurs sur les nouveaux domaines passionnants des plasmas QED.


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