Quand tu regardes dans le ciel nocturne, une grande partie de ce que vous voyez est du plasma, un amalgame moelleux de particules atomiques ultra-chaudes. L'étude du plasma dans les étoiles et de diverses formes dans l'espace nécessite un télescope, mais les scientifiques peuvent le recréer en laboratoire pour l'examiner de plus près.

Maintenant, une équipe de scientifiques dirigée par les physiciens Lan Gao du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) et Edison Liang de l'Université Rice, a pour la première fois créé une forme particulière de jet de plasma cohérent et magnétisé qui pourrait approfondir la compréhension du fonctionnement de jets beaucoup plus gros provenant d'étoiles naissantes et peut-être de trous noirs - des objets stellaires si massifs qu'ils piègent la lumière et déforment à la fois l'espace et temps.

"Nous créons maintenant stable, supersonique, et des jets de plasma fortement magnétisés dans un laboratoire qui pourraient nous permettre d'étudier des objets astrophysiques à des années-lumière, " a déclaré l'astrophysicien Liang, co-auteur de l'article présentant les résultats dans le Lettres de revues astrophysiques .

L'équipe a créé les jets à l'aide de l'installation laser OMEGA du Laboratoire d'énergie laser (LLE) de l'Université de Rochester. Les chercheurs ont dirigé 20 des faisceaux laser individuels d'OMEGA dans une zone en forme d'anneau sur une cible en plastique. Chaque laser créait une minuscule bouffée de plasma; au fur et à mesure que les bouffées s'élargissaient, ils exercent une pression sur la région intérieure de l'anneau. Cette pression a ensuite expulsé un jet de plasma atteignant plus de quatre millimètres de long et créé un champ magnétique d'une force de plus de 100 teslas.

"C'est la première étape de l'étude des jets de plasma en laboratoire, " dit Gao, qui était le principal auteur de l'article. "Je suis ravi parce que nous n'avons pas seulement créé un jet. Nous avons également utilisé avec succès des diagnostics avancés sur OMEGA pour confirmer la formation du jet et caractériser ses propriétés."

Les outils de diagnostic, développé avec les équipes du LLE et du Massachusetts Institute of Technology (MIT), mesuré la densité du jet, Température, longueur, à quel point il est resté ensemble alors qu'il grandissait dans l'espace, et la forme du champ magnétique qui l'entoure. Les mesures aident les scientifiques à déterminer comment les phénomènes de laboratoire se comparent aux jets dans l'espace. Ils fournissent également une base de référence avec laquelle les scientifiques peuvent bricoler pour observer le comportement du plasma dans différentes conditions.

"C'est une recherche révolutionnaire car aucune autre équipe n'a réussi à lancer un supersonique, jet à faisceau étroit qui transporte un champ magnétique si fort, s'étendant sur des distances importantes, " a déclaré Liang. " C'est la première fois que des scientifiques démontrent que le champ magnétique ne fait pas qu'envelopper le jet, mais s'étend également parallèlement à l'axe du jet, " il a dit.

Les chercheurs espèrent étendre leurs recherches avec des installations laser plus grandes et étudier d'autres types de phénomènes. "La prochaine étape consiste à voir si un champ magnétique externe pourrait rendre le jet plus long et plus collimaté, " dit Gao.

"Nous aimerions également reproduire l'expérience en utilisant le National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory, qui a 192 faisceaux laser, dont la moitié pourrait être utilisée pour créer notre anneau plasma. Il aurait un rayon plus grand et produirait ainsi un jet plus long que celui produit avec OMEGA. Ce processus nous aiderait à déterminer dans quelles conditions le jet de plasma est le plus puissant."