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Des chercheurs de l’Université d’Osaka ont récemment développé une technique innovante permettant de produire des champs magnétiques ultrahauts grâce à des implosions de microtubes structurés en lames, déclenchées par des lasers. Cette recherche marque une avancée significative dans le domaine de la science des plasmas à champ élevé, atteignant des intensités proches d’un mégatesla.
Une méthode révolutionnaire d’implosion laser
Les champs magnétiques ultrastrong, approchant le régime du mégatesla et comparables à ceux que l’on trouve près des étoiles à neutrons fortement magnétisées ou des jets astrophysiques, ont été théoriquement démontrés à l’aide d’un dispositif laser compact. L’équipe dirigée par le professeur Masakatsu Murakami a proposé et simulé un schéma unique utilisant des cylindres creux de taille micrométrique dotés de lames internes pour atteindre ces niveaux de champ.
Le fonctionnement de l’implosion par microtube à lames
La technique, appelée implosion de microtube à lames (BMI), consiste à diriger des impulsions laser ultra-intenses de femtosecondes vers une cible cylindrique avec des lames en forme de dents de scie. Ces lames provoquent un tourbillon asymétrique du plasma en implosion, générant des courants circulants près du centre. Le courant en boucle résultant produit de manière autonome un champ magnétique axial intense dépassant 500 kilotesla, approchant ainsi le régime du mégatesla. Aucun champ de semence externe n’est requis.
Implications et applications potentielles
Cette méthode représente un contraste marqué avec la compression magnétique traditionnelle, qui repose sur l’amplification d’un champ magnétique initial. Dans la BMI, le champ est généré à partir de zéro, uniquement grâce aux interactions laser-plasma. De plus, tant que la cible incorpore des structures rompant la symétrie cylindrique, des champs magnétiques élevés peuvent être générés de manière robuste.
Les applications potentielles incluent :
- Astrophysique en laboratoire : imitation des jets magnétisés et des intérieurs stellaires
- Fusion laser : avancement des schémas d’ignition rapide par faisceau de protons
- QED à haut champ : exploration des phénomènes quantiques non linéaires
Simulations et financement de la recherche
Les simulations ont été effectuées à l’aide du code EPOCH, entièrement relativiste, sur le superordinateur SQUID de l’Université d’Osaka. Un modèle analytique de soutien a également été construit pour révéler les lois d’échelle fondamentales et les stratégies d’optimisation des cibles. Ce projet a été financé par la Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) et la Kansai Electric Power Company (KEPCO).
