Image de prise de vue d'une expérience NIF pour étudier la nucléosynthèse stellaire. Les réactions solaires 3He-3He se produisent dans le centre lumineux de l'image, où les conditions d'étoiles très chaudes et très denses sont créées en faisant exploser une petite capsule en plastique remplie de gaz à 10 fois la pression atmosphérique avec 192 faisceaux laser de haute puissance. Certains des faisceaux laser focalisés peuvent être vus provenant des côtés supérieur et gauche de l'image. Crédit :Don Jedlovec, LLNL
Lors d'une journée type au plus grand laser du monde, le National Ignition Facility (NIF) à Livermore, Californie, vous pouvez trouver des scientifiques créant avec désinvolture des conditions semblables à celles d'une étoile en utilisant 192 lasers à haute puissance. Les étoiles de l'univers sont formées par un processus appelé nucléosynthèse, qui fusionne des atomes plus légers pour créer de nouveaux noyaux atomiques plus lourds. Éléments naturels trouvés ici sur Terre, comme l'hélium et l'aluminium, ont été formés par ce processus à l'intérieur d'une étoile semblable à notre propre soleil.
L'énergie des faisceaux laser NIF est amplifiée dans un bâtiment équivalent à la longueur de trois terrains de football, puis concentrée sur de minuscules capsules remplies de gaz ou de glace avec des parois de 18 micromètres d'épaisseur (environ l'épaisseur d'un cheveu humain) et un diamètre extérieur de 3 mm. La capsule est placée avec précision au centre d'une chambre cible d'un diamètre de 10 mètres. C'est comme essayer de placer précisément une fourmi au centre exact d'un autobus scolaire. Lorsque les capsules sont dynamitées avec les 192 faisceaux laser, ils implosent, créant des conditions d'étoiles très chaudes et très denses.
Les expériences en cours au NIF étudient l'un des principaux processus de nucléosynthèse dans le soleil, la réaction 3He-3He entre deux ions hélium, dans des conditions de type stellaire. Cette réaction, illustré à la figure 1, est responsable de près de la moitié de la production d'énergie de notre soleil car il brûle de l'hydrogène en hélium.
« Ce qui est génial avec ces expériences, c'est que contrairement aux études précédentes sur Terre, nous sondons en fait cette réaction dans des conditions de température et de densité comparables à celles trouvées dans les étoiles", déclare la scientifique responsable du projet, la Dre Maria Gatu Johnson du MIT.
Lors de la réunion de l'American Physical Society Division of Plasma Physics à Fort. Lauderdale, Floride cette semaine, Le Dr Gatu Johnson expliquera comment les protons de la réaction solaire 3He-3He ont été observés dans ces expériences dans diverses conditions.
"Étonnamment, " Le Dr Gatu Johnson dit, "les résultats préliminaires montrent qu'à des températures plus basses, relativement plus de protons sont observés avec une énergie plus élevée qu'avec une énergie plus faible."
Ces résultats aideront les scientifiques à ajouter des contraintes importantes sur les calculs théoriques de cette réaction compliquée et à estimer la probabilité que la réaction 3He-3He se produise, ainsi que d'autres processus importants au soleil. Il y aura une autre série d'expériences, actuellement prévu pour février 2020, où le Dr Gatu Johnson prévoit de mieux caractériser les températures atteintes dans des conditions de type étoile.
Ces expériences font partie d'un nouvel effort pour étudier les réactions de nucléosynthèse et les phénomènes pertinents dans des conditions de type stellaire à l'aide de lasers.
"Les plasmas à haute densité d'énergie sont le seul laboratoire sur terre à recréer les conditions extrêmes dans lesquelles les éléments ont été produits dans l'univers, ", déclare le co-chercheur principal, le Dr Alex Zylstra du Lawrence Livermore National Laboratory. Les travaux se poursuivront en utilisant cette plate-forme pour sonder d'autres réactions de nucléosynthèse et des phénomènes pertinents à l'avenir. façon créative d'étudier la fabrication des trucs de stars !
