Les éruptions solaires sont causées par une reconnexion magnétique dans l'espace et peuvent interférer avec nos satellites de communication, affectant les réseaux électriques, trafic aérien et téléphonie. Maintenant, chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, Suède, ont trouvé une nouvelle façon d'imiter et d'étudier ces phénomènes spectaculaires de plasma spatial dans un environnement de laboratoire. Crédit :NASA/SDO/AIA/Goddard Space Flight Center
Éruptions solaires, rayonnement cosmique, et les aurores boréales sont des phénomènes bien connus. Mais exactement comment leur énorme énergie surgit n'est pas aussi bien comprise. Maintenant, physiciens à l'Université de technologie Chalmers, Suède, ont découvert une nouvelle façon d'étudier ces phénomènes spectaculaires de plasma spatial dans un environnement de laboratoire. Les résultats ont été publiés dans la célèbre revue Communication Nature .
"Les scientifiques essaient de ramener ces phénomènes spatiaux sur terre depuis une décennie. Avec notre nouvelle méthode, nous pouvons entrer dans une nouvelle ère, et enquêter sur ce qui était auparavant impossible à étudier. Il nous en dira plus sur la façon dont ces événements se produisent, " dit Longqing Yi, chercheur au Département de physique de Chalmers.
La recherche porte sur ce qu'on appelle la « reconnexion magnétique », le processus qui donne lieu à ces phénomènes. La reconnexion magnétique provoque une conversion soudaine de l'énergie stockée dans le champ magnétique en chaleur et en énergie cinétique. Cela se produit lorsque deux plasmas avec des champs magnétiques anti-parallèles sont poussés ensemble, et les lignes de champ magnétique convergent et se reconnectent. Cette interaction conduit à des particules de plasma violemment accélérées qui peuvent parfois être vues à l'œil nu - par exemple, pendant les aurores boréales.
La reconnexion magnétique dans l'espace peut également nous influencer sur terre. La création d'éruptions solaires peut interférer avec les satellites de communication, et ainsi affecter les réseaux électriques, trafic aérien et téléphonie.
Afin d'imiter et d'étudier en laboratoire ces phénomènes spectaculaires de plasma spatial, vous avez besoin d'un laser haute puissance, pour créer des champs magnétiques environ un million de fois plus forts que ceux trouvés à la surface du soleil. Dans le nouvel article scientifique, Longqing Yi, avec le professeur Tünde Fülöp du Département de physique, a proposé une expérience dans laquelle la reconnexion magnétique peut être étudiée dans un nouveau manière plus précise. Grâce à l'utilisation de l'incidence rasante d'impulsions laser ultra-courtes, l'effet peut être obtenu sans surchauffer le plasma. Le procédé peut ainsi être étudié très proprement, sans que le laser n'affecte directement l'énergie interne du plasma.
L'image montre la configuration de l'expérience. Le laser (le triangle rouge à droite) frappe le film micro-échelle (la dalle grise), qui fend le faisceau comme un couteau. Les électrons accélèrent des deux côtés du « couteau » et produisent de forts courants, avec extrêmement fort, champs magnétiques antiparallèles. La reconnexion magnétique se produit au-delà de la fin du film (le cadre bleu). Le champ magnétique est illustré par des flèches noires. Les structures en forme de boomerang illustrent les électrons dans les différentes étapes de la simulation. Les couleurs de l'arc-en-ciel représentent les impulsions transversales des électrons. Crédit :Longqing Yi
L'expérience proposée permettrait donc de chercher des réponses à certaines des questions les plus fondamentales de l'astrophysique.
"Nous espérons que cela pourra inspirer de nombreux groupes de recherche à utiliser nos résultats. C'est une excellente occasion de rechercher des connaissances qui pourraient être utiles dans un certain nombre de domaines. Par exemple, nous devons mieux comprendre les éruptions solaires, qui peuvent interférer avec des systèmes de communication importants. Il faut aussi pouvoir maîtriser les instabilités dues à la reconnexion magnétique dans les appareils de fusion, " dit Tünde Fülöp.
L'étude sur laquelle se fondent les nouveaux résultats a été financée par la fondation Knut et Alice Wallenberg, dans le cadre du projet 'Plasma-based Compact Ion Sources', et le projet ERC 'Skena och skina' (S'enfuir et rayonner).
