Le défi de l'énergie de fusion est souvent assimilé à la capture et à la conservation de la foudre dans une bouteille. L'analogie est pertinente. La foudre et un plasma d'énergie de fusion ont beaucoup en commun. Les similitudes incluent des températures très élevées, charges électriques massives, et la dynamique des fluides extrêmement complexe. Les chercheurs du DIII-D National Fusion Facility ont découvert une autre caractéristique partagée entre les deux types de plasmas :une onde électromagnétique étrange connue sous le nom de siffleur. Si leurs théories sont correctes, la découverte de Whistler pourrait aider à mieux comprendre les électrons galopants dans les tokamaks. Cela pourrait même aider à contrôler ces particules destructrices.

Les électrons d'emballement sont une préoccupation importante pour les futurs grands tokamaks tels qu'ITER. Ces électrons doivent être atténués en raison de leur potentiel à causer des dommages importants aux parois des tokamaks confinant le plasma. Les chercheurs du DIII-D et d'autres installations de fusion explorent des approches pour contrôler les emballements. Bien qu'il reste beaucoup de travail à faire, l'équipe pense qu'il existe un moyen d'injecter des sifflets dans un plasma pour contrôler les électrons en fuite. Les siffleurs saignaient l'énergie des particules, les rendant moins susceptibles de s'enfuir.

Depuis plus d'un siècle, de mystérieuses ondes électromagnétiques qui se produisent naturellement dans l'ionosphère terrestre - généralement causées par la foudre - ont été détectées sur des lignes téléphoniques, antennes, et satellites. Ils ont été nommés siffleurs en raison de leurs fréquences caractéristiques variant dans le temps, qui sont indubitables lorsque les signaux sont convertis en son.

Les théoriciens ont prédit depuis des années que des siffleurs pourraient exister dans un tokamak, mais les expérimentateurs n'ont jamais pu observer directement les ondes. Récemment, cependant, une équipe du DIII-D a généré des plasmas extrêmement diffus avec un champ magnétique faible qui a produit le sifflement caractéristique des oscillations électromagnétiques. C'est-à-dire, les chercheurs du DIII-D ont pu mesurer pour la première fois la présence d'ondes sifflantes dans un tokamak. Les chercheurs pensent que les siffleurs sont entraînés par des électrons en fuite.

Les électrons d'emballement se développent en raison d'une caractéristique inhabituelle des plasmas :une traînée de collision qui diminue avec l'augmentation de la vitesse. Cela permet aux électrons énergétiques qui sont en présence d'un champ électrique dans un tokamak d'accélérer librement jusqu'à des énergies élevées. Les électrons en fuite dans les réacteurs à fusion n'atteignent une vitesse terminale qu'à l'approche de la vitesse de la lumière, selon la théorie de la relativité d'Einstein. Ces électrons sont donc appelés électrons d'emballement.

Pour illustrer la bizarrerie de cette caractéristique, si les parachutistes connaissaient le même phénomène, sauter d'un avion serait toujours fatal, puisque le parachutiste dépend de l'augmentation de la traînée avec l'augmentation de la vitesse pour fournir une vitesse terminale.

Si d'importants flux d'emballement devaient s'échapper du plasma dans un réacteur à fusion, ils pourraient endommager les murs de matériaux environnants. Les siffleurs peuvent jouer un rôle dans la régulation de la génération et de l'évolution des électrons en fuite. Les expériences DIII-D montrent que les ondes sifflantes entraînées par les électrons emballés modifient les emballements de manière à rediriger une partie de leur énergie.

Une idée similaire est explorée dans les études ionosphériques des ondes sifflantes. Des composants électroniques énergétiques dirigés sont également présents dans l'ionosphère et peuvent endommager les satellites. Les vagues de Whistler devraient atténuer ces effets d'une manière similaire à celle explorée dans les tokamaks. Les siffleurs jouent également un rôle important dans la météo spatiale et la régulation des ceintures de Van Allen de la Terre. Les expériences DIII-D fournissent la première preuve directe que de telles ondes existent dans un tokamak et ouvrent un nouveau domaine d'exploration passionnant qui pourrait avoir une importance critique pour ITER et d'autres grands tokamaks.