Percée scientifique aux États-Unis avec la création de la source de rayons X la plus lumineuse au monde pour la recherche sur la fusion.
Le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a franchi une étape significative en développant la source de rayons X la plus lumineuse jamais créée sur Terre (du moins artificielle), doublant l’intensité des sources existantes, une avancée qui pourrait révolutionner la recherche sur la fusion nucléaire.
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Le rayon X le plus lumineux jamais créé grâce à 2 éléments : laser et mousses métalliques d’argent
Pour atteindre ce jalon, les chercheurs ont combiné deux technologies avancées : le laser du National Ignition Facility (NIF), l’un des lasers les plus énergétiques du monde, et des mousses métalliques ultra-légères. Ces dernières, composées d’argent en raison de son numéro atomique élevé, sont cruciales pour la production de rayons X de haute énergie, supérieure à 20 000 électron-volts.
Structure en mousse métallique et processus de chauffage
La structure poreuse de la mousse permet une pénétration plus profonde du laser et un chauffage plus étendu du matériau, comparativement à un métal solide. Les chercheurs ont fabriqué des cibles cylindriques de 4 mm de large avec des nanofils d’argent, créant une mousse dont la densité est seulement 1/1000 celle d’un solide, approchant celle de l’air.
« Cette faible densité permet au laser NIF de chauffer un volume beaucoup plus grand de matériau, et la chaleur se propage beaucoup plus rapidement que dans un solide. Tout le cylindre de mousse se réchauffe en environ 1,5 nanoseconde », a expliqué Jeff Colvin, scientifique au LLNL.
Applications potentielles et nouvelles perspectives en physique des plasmas
Cette source de rayons X exceptionnellement lumineuse ouvre de nouvelles voies pour l’exploration scientifique, notamment pour l’imagerie et l’analyse de matière extrêmement dense comme les plasmas produits lors d’expériences de fusion par confinement inertiel, qui porte une quantité de combustible aux conditions de température et de pression extrêmes en vue d’atteindre la fusion nucléaire.
Remise en question des modèles existants
De plus, cette recherche a offert des aperçus inattendus sur les caractéristiques physiques du plasma. Contrairement aux hypothèses de l’équilibre thermique utilisées dans de nombreux modèles, il a été observé que ces plasmas métalliques à haute énergie et haute température s’écartent significativement de cet état, indiquant que les électrons, ions et photons ne partagent pas une température uniforme.
Conclusion et implications futures pour la fusion nucléaire
« À l’avenir, cela signifie que nous devons repenser nos hypothèses sur le transport de chaleur et comment nous le calculons dans ces plasmas métalliques particuliers », a conclu Colvin. Cette découverte représente un potentiel immense dans le domaine de la physique des plasmas et pourrait conduire au développement de modèles plus précis pour la fusion par confinement inertiel.
Cet article met en lumière la création par le LLNL de la source de rayons X la plus lumineuse au monde, une innovation qui pourrait transformer la recherche sur la fusion nucléaire. En combinant des technologies de pointe et en explorant de nouvelles méthodes de chauffage des plasmas, cette avancée promet non seulement de faire progresser la recherche en énergie de fusion, mais aussi de remettre en question les modèles physiques actuels pour une compréhension plus profonde des plasmas à haute énergie.
Source : https://lasers.llnl.gov/news/llnl-creates-worlds-brightest-x-ray-source-nif-novel-metal-foams
