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La Z-Machine dépasse les deux milliards de degrés !

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La Z-Machine, le plus puissant générateur de rayons X au monde, installé dans le désert du Nouveau-Mexique, est parvenue à créer des plasmas dont la température dépasse les 2 milliards de Kelvins. Ce résultat, aussi incroyable qu'inattendu, soulève de nombreuses interrogations.

La Z-machine a produit des températures dépassant allègrement les deux milliards de degrés ! (Crédits : Randy Montoya)

D'ordinaire, la Z-Machine fonctionne de la manière suivante : 20 millions d'ampères passent à travers un réseau de fils de tungstène de la largeur d'un cheveu. Dans un noyau, de la taille d'une pelote de laine, les fils se dissolvent instantanément pour engendrer du plasma, qui est ensuite compressé à grande vitesse par un champ magnétique intense, jusqu'à occuper l'épaisseur d'une mine de crayon. Une fois compressés, les ions et les électrons n'ont nulle part où aller (« point de stagnation ») et, comme un bolide lancé à pleine vitesse contre un mur, ils s'arrêtent brusquement en dissipant une quantité considérable d'énergie sous forme de rayons X. Ainsi, la Z Machine avait été conçue pour générer des températures de plusieurs millions de degrés, proches de celles des éruptions solaires.

Mais les scientifiques n'auraient jamais pensé qu'en remplaçant les fils de tungstène par des fils d'acier cylindriques plus larges, ils pourraient atteindre des températures dépassant le milliard de degrés : « Au début, nous ne voulions pas y croire. Nous avons répété maintes fois la manipulation, pour être bien sûrs qu'il ne s'agissait pas d'une erreur », explique le chef de projet Chris Deeney.

Mais alors, que s'est-il vraiment passé dans le laboratoire Sandia ? Dans un article, paru ce mois-ci dans le Physical Review Letters, Malcolm Haines, consultant pour le compte de Sandia, émet l'hypothèse que cette température surprenante est due à l'apparition de nombreuses instabilités au « point de stagnation », qui engendreraient la conversion d'une considérable quantité d'énergie magnétique en énergie thermique, et ce en l'espace de quelques nanosecondes.

Des recherches sont actuellement en cours pour en apprendre plus sur ce phénomène. En tout cas, d'après Malcolm Haines, l'obtention de telles températures pourrait s'avérer très utile : cela faciliterait l'étude des éruptions solaires, et pourrait aussi permettre la construction de centrales nucléaires plus compactes et moins coûteuses.