Petites éruptions solaires dans de grands corps laser

À l’aide de 12 lasers de haute puissance, les chercheurs ont recréé de petites éruptions solaires afin d’étudier les mécanismes à l’origine d’un phénomène astronomique fondamental connu sous le nom de reconnexion magnétique.

Aussi reconnaissable que soit l’expression “le vaste vide de l’espace”, l’univers est tout sauf cela. A première vue, objets célestes sont rares, mais en réalité, l’univers regorge de toutes sortes de substances comme des particules chargées, des gaz et des rayons cosmiques.

L’un de ces moteurs de particules et d’énergie dans l’espace est un phénomène appelé reconnexion magnétique. Comme son nom l’indique, la reconnexion magnétique se produit lorsque deux champs magnétiques antiparallèles, comme dans deux champs magnétiques allant dans des directions opposées, entrent en collision, se cassent et se réalignent. Aussi inoffensif que cela puisse paraître, c’est loin d’être un processus calme.

“Ce phénomène se voit partout dans l’univers. Chez vous, vous pouvez les voir dans éruptions solaires ou dans la magnétosphère terrestre. Lorsqu’un éruption solaire s’accumule et semble “pincer” une éruption, c’est-à-dire une reconnexion magnétique “, explique Taichi Morita, professeur adjoint à la faculté des sciences de l’ingénieur de l’Université de Kyushu et premier auteur de l’étude. “En fait, les aurores se forment à la suite d’une charge particules expulsées de la reconnexion magnétique dans le champ magnétique terrestre.”

Néanmoins, malgré son occurrence courante, de nombreux mécanismes à l’origine de ce phénomène sont un mystère. Des études sont menées, comme dans la mission magnétosphérique multi-échelles de la NASA, où les reconnexions magnétiques sont étudiées en temps réel par des satellites envoyés dans la magnétosphère terrestre. Cependant, des choses telles que la vitesse de reconnexion ou la façon dont l’énergie du champ magnétique est converti et distribué aux particules dans le plasma reste inexpliqué.

Une alternative à l’envoi de satellites dans l’espace est d’utiliser des lasers et de générer artificiellement des arcs plasma qui produisent des reconnexions magnétiques. Cependant, sans force laser appropriée, le plasma généré est trop petit et instable pour étudier les phénomènes avec précision.

“L’Institut d’ingénierie laser de l’Université d’Osaka et son laser Gekko XII sont l’une des installations qui disposent de la puissance requise. Il s’agit d’un énorme laser à 12 faisceaux de haute puissance qui peut générer un plasma suffisamment stable pour que nous puissions l’étudier”, explique Morita. “L’étude des phénomènes astrophysiques à l’aide de lasers à haute énergie s’appelle des” expériences d’astrophysique laser “et cela a été une méthodologie en développement ces dernières années.”

Dans leurs expériences, rapportées dans Examen physique E, les lasers de haute puissance ont été utilisés pour générer deux champs de plasma avec des champs magnétiques antiparallèles. L’équipe a ensuite concentré un laser à faible énergie au centre du plasma où les champs magnétiques se rencontreraient et où la reconnexion magnétique se produirait théoriquement.

“Nous recréons essentiellement la dynamique et les conditions d’une éruption solaire. Néanmoins, en analysant comment la lumière de ce laser à basse énergie se diffuse, nous pouvons mesurer toutes sortes de paramètres tels que la température du plasma, la vitesse, la valence des ions, le courant et le flux de plasma. vélocité », poursuit Morita.

L’une de leurs principales découvertes a été d’enregistrer l’apparition et la disparition de courants électriques là où les champs magnétiques se rencontraient, indiquant une reconnexion magnétique. De plus, ils ont pu recueillir des données sur l’accélération et l’échauffement du plasma.

L’équipe prévoit de poursuivre son analyse et espère que ces types de “laser expériences d’astrophysique” seront plus facilement utilisées comme moyen alternatif ou complémentaire d’étudier les phénomènes astrophysiques.

“Cette méthode peut être utilisée pour étudier toutes sortes de choses comme les ondes de choc astrophysiques, l’accélération des rayons cosmiques et la turbulence magnétique. Beaucoup de ces phénomènes peuvent endommager et perturber les appareils électriques et le corps humain”, conclut Morita. “Donc, si jamais nous voulons être une race spatiale, nous devons travailler pour comprendre ces événements cosmiques communs.”