Plasma, l'état ionisé de la matière que l'on trouve dans les étoiles, n'est toujours pas bien compris, en grande partie à cause de son instabilité. Les astrophysiciens ont longtemps cherché à développer des modèles capables de rendre compte des mouvements turbulents à l'intérieur du plasma, basé sur l'observation de formes de raies émises par des atomes et des ions dans le plasma. Les turbulences sont généralement détectées par l'observation de raies élargies dues à l'effet Doppler, similaire au principe derrière le radar.
Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ D , Roland Stamm du CNRS et Aix-Marseille Université, La France, et ses collègues développent un modèle de simulation itératif qui prédit avec précision, pour la première fois, les modifications de la forme de la ligne en présence de fortes turbulences de plasma.
Finalement, les auteurs visent à fournir un système d'évaluation de la turbulence du plasma valable à la fois pour une atmosphère stellaire et le tokamak ITER conçu pour générer de l'énergie de fusion. Les formes de lignes sont largement utilisées comme outil de diagnostic puissant pour détecter les turbulences dans les gaz et plasmas stables. Depuis de nombreuses années maintenant, les astrophysiciens ont développé et utilisé des modèles qui mesurent l'effet des mouvements turbulents sur l'élargissement des formes de lignes en raison de l'effet Doppler. De tels modèles sont maintenant également utilisés pour comprendre le rôle des turbulences dans les plasmas créés pour récupérer l'énergie de la fusion.
Dans cette étude, les auteurs passent en revue les effets de fortes turbulences sur les formes des raies lorsque le plasma est soumis à une source d'énergie externe, comme un faisceau de particules chargées. Leur modèle rend compte de l'effet d'un champ électrique sur un atome d'hydrogène soumis à de fortes turbulences au sein d'un plasma. Ils réalisent ensuite des simulations numériques pour différents plasmas de faible densité, déterminer in fine que la largeur de la raie d'hydrogène augmente en présence de fortes turbulences liées à la source d'énergie externe, en forme de séquence de solitons. Dans de telles conditions, les formes linéaires montrent la présence d'ondes oscillant à la fréquence du plasma. Les ondes électrostatiques subissent un cycle au cours duquel elles montent à des intensités très élevées avant de se dissiper et de se reformer, puiser l'énergie du faisceau conducteur.
