Huit millions de volts, plus de deux milliards de degrés en laboratoire !

Une température de 2 à 3 milliards de kelvins, plus chaud que l'intérieur de toute étoile connue, a été atteinte dans un laboratoire d'Albuquerque, au Nouveau-Mexique.


Cette température record a été obtenue récemment lors d'un tir d'essai au Z Pinch du Laboratoire National Sandia, appareil dans lequel une immense quantité de charge électrique est emmagasinée dans un dispositif appelé un générateur de Marx. De nombreux condensateurs en parallèle sont chargés puis brusquement commutés en série, produisant ainsi une tension de 8 millions de volts. Le débit électrique colossal génère un courant de 20 millions d'ampères qui traverse un réseau cylindrique de fils, qui implose. Le matériau atteint alors des températures record et émet également une grande quantité d'énergie en rayons X.

Pourquoi le phénomène d'implosion est-t-il si chaud, et pourquoi produit-il si efficacement des rayons X (10 à 15 pour cent de toute l'énergie électrique est transformé en rayons X mous) ? Ces questions sont restées longtemps des énigmes.

Malcolm Haines de l'Impérial College de Londres pense avoir trouvé une explication. Dans la boule de feu formée après la décharge électrique, un intense champ magnétique met en mouvement une myriade de vortex minuscules (par des instabilités dans le plasma), qui à leur tour sont amortis par la viscosité du plasma, qui est fait d'atomes ionisés. En l'espace de quelques nanosecondes seulement, une énorme quantité d'énergie magnétique est convertie en énergie thermique au plasma. Enfin, les ions chauds transfèrent énormément d'énergie aux électrons relativement froids, cette énergie étant émise sous forme de rayons X.

Ces résultats sont publiés dans l'édition de Physical Review Letters du 23 février 2006.