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    Des champs magnétiques mégatesla pourraient-ils être réalisés sur Terre ?

    Crédit :CC0 Domaine public

    Les champs magnétiques sont utilisés dans divers domaines de la physique et de l'ingénierie modernes, avec des applications pratiques allant des sonnettes aux trains maglev. Depuis les découvertes de Nikola Tesla au XIXe siècle, les chercheurs se sont efforcés de réaliser des champs magnétiques puissants dans les laboratoires pour des études fondamentales et diverses applications, mais la force magnétique des exemples familiers est relativement faible. Le géomagnétisme est de 0,3 à 0,5 gauss (G) et la tomographie magnétique (IRM) utilisée dans les hôpitaux est d'environ 1 tesla (T =10 4 G). Par contre, les futurs trains de fusion magnétique et de maglev nécessiteront des champs magnétiques sur le kilotesla (kT =10 7 G) commande. À ce jour, les champs magnétiques les plus élevés observés expérimentalement sont de l'ordre du kT.

    Récemment, des scientifiques de l'Université d'Osaka ont découvert un nouveau mécanisme appelé "implosion de microtubes, " et a démontré la génération de champs magnétiques d'ordre mégatesla (MT =1010G) via des simulations de particules à l'aide d'un superordinateur. Étonnamment, c'est trois ordres de grandeur de plus que ce qui n'a jamais été réalisé en laboratoire. Des champs magnétiques aussi élevés ne sont attendus que dans les corps célestes comme les étoiles à neutrons et les trous noirs.

    L'irradiation d'un minuscule microtube en plastique d'un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain par des impulsions laser ultra-intenses produit des électrons chauds avec des températures de dizaines de milliards de degrés. Ces électrons chauds, avec des ions froids, se dilater dans la cavité du microtube à des vitesses approchant la vitesse de la lumière. Le pré-ensemencement avec un champ magnétique d'ordre kT provoque une implosion des particules chargées infiniment tordues en raison de la force de Lorenz. Un tel écoulement cylindrique unique produit collectivement des courants de spin sans précédent d'environ 10 15 ampère/cm 2 sur l'axe cible et par conséquent, génère des champs magnétiques ultra-élevés sur l'ordre MT.

    L'étude menée par Masakatsu Murakami et ses collègues a confirmé que la technologie laser actuelle peut réaliser des champs magnétiques d'ordre MT sur la base du concept. Le concept actuel de génération de champs magnétiques d'ordre MT conduira à une recherche fondamentale pionnière dans de nombreux domaines, y compris la science des matériaux, électrodynamique quantique (QED), et l'astrophysique, ainsi que d'autres applications pratiques de pointe.


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