Si vous n'êtes pas un physicien des plasmas, faire exploser des fils électriques sous l'eau peut sembler une mauvaise idée. Mais c'est en fait une façon d'étudier les ondes de choc, les perturbations qui se propagent plus vite que la vitesse du son.

Les études sur les ondes de choc permettent aux chercheurs d'obtenir la matière chaude et dense que l'on ne trouve que dans les conditions extrêmes autour des étoiles et créée en laboratoire pour la recherche sur la fusion par confinement inertiel. Les ondes de choc ont également des propriétés médicinales, applications industrielles et militaires. Faire exploser un fil électrique sous l'eau est une façon de générer une onde de choc et de donner aux scientifiques un outil pour vérifier les équations utilisées pour prédire les ondes de choc.

Des chercheurs du Technion Israel Institute of Technology ont cherché à comprendre la relation, si seulement, entre l'évolution d'une onde de choc et l'expansion du fil qui explose dans un article récent de la revue Physique des plasmas , des éditions AIP. Prendre des images d'ombre pour voir la trajectoire des ondes de choc, ils ont découvert que l'expansion du fil détermine comment une onde de choc se désintègre, et développé un modèle simplifié pour décrire cette relation.

Les chercheurs ont observé que longtemps après la génération de l'onde de choc, le fil continue de s'étendre, ce qui conduit à une onde de choc significativement plus lente que prévu par les modèles précédents. Contrairement aux modèles précédents, ce nouveau modèle ne suppose pas un mouvement auto-similaire et une libération d'énergie instantanée.

"Étonnamment, et c'est la partie excitante, les résultats de ce modèle simplifié correspondent parfaitement aux résultats obtenus expérimentalement, " a déclaré Alexandre Rososhek, un auteur de l'article. L'expérience a montré que le fil explosif qui génère l'onde de choc se dilate avec une vitesse subsonique.

"Cette trouvaille, avec des simulations hydrodynamiques unidimensionnelles, nous a permis de comprendre en profondeur le processus transitoire régissant la génération d'ondes de choc, " dit Rososhek, "et fait progresser notre connaissance de la génération d'ondes de choc dans son ensemble."

Plus précisement, ces résultats s'appliquent à différents montages expérimentaux pour étudier les ondes de choc. Par exemple, les résultats de cette recherche peuvent être utilisés dans des expériences où l'intensité du choc est amplifiée par un flux d'eau acquérant une énergie supplémentaire par la combustion des fils explosés.

Dans des recherches futures, Rososhek et les autres auteurs de l'article tenteront d'augmenter l'intensité des ondes de choc en modifiant les propriétés du fil qui explose, qui pourrait fournir un dépôt d'énergie supplémentaire. Ils aimeraient également utiliser un faisceau de rayons X à haute intensité à l'échelle de la picoseconde pour étudier la phase initiale de génération de choc grâce à un travail conjoint dirigé par le groupe de Simon Bland de l'Imperial College de Londres avec l'European Synchrotron Radiation Facility.