Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon de classer le plasma magnétisé, ce qui pourrait conduire à des avancées dans la création d'une fusion thermonucléaire contrôlée. Une découverte par des physiciens théoriciens du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) a montré que le plasma magnétisé a 10 phases uniques, et les transitions entre elles peuvent être d'une grande importance pour le développement pratique.
Les chercheurs ont découvert que les frontières spatiales ou les transitions entre les différentes phases favoriseraient les excitations d'ondes localisées.
"Ces découvertes pourraient conduire à des applications possibles d'excitations exotiques dans les plasmas spatiaux et de laboratoire", a déclaré Icheng Fu, auteur principal d'un article dans Nature Communications qui décrit l'étude. "La prochaine étape consiste à explorer ce que ces stimuli peuvent faire et comment ils peuvent être utilisés."
Applications possibles :
Les applications possibles incluent l'utilisation d'excitations pour créer un courant dans un plasma de fusion magnétique ou la facilitation de la rotation du plasma dans des expériences de fusion.
Cependant, "notre article n'aborde aucune application pratique", a déclaré le physicien Hong Qin, co-auteur de l'article. "Le document est la théorie de base, et la technologie suivra la compréhension théorique."
En fait, "la découverte de 10 phases dans le plasma marque une avancée majeure dans la physique des plasmas", a déclaré Qin. « La première et la plus importante étape de toute entreprise scientifique est la classification des objets à l'étude. Tout nouveau schéma de classification conduira à une amélioration de notre compréhension théorique et au développement ultérieur de la technologie. »
Hong Qin cite la découverte des principaux types de diabète comme exemple du rôle que joue la classification dans le progrès scientifique. "En développant des thérapies pour le diabète, les scientifiques ont découvert qu'il existe trois types principaux", a-t-il déclaré. « Les praticiens peuvent désormais traiter efficacement les personnes atteintes de diabète. »
La fusion thermonucléaire, que les scientifiques du monde entier s'efforcent de produire sur Terre, combine des éléments légers sous forme de plasma - un état de matière chaud et chargé composé d'électrons libres et de noyaux atomiques, qui constituent 99% de l'univers visible. - de libérer des quantités massives d'énergie. La fusion peut servir de source d'énergie sûre et propre pour générer des quantités illimitées d'électricité.
Les phases plasma que les scientifiques de PPPL ont découvertes sont techniquement connues sous le nom de « phases topologiques », ce qui indique les formes d'onde supportées par le plasma. Cette propriété unique de la matière a été découverte pour la première fois en physique de la matière condensée dans les années 1970 - une découverte pour laquelle le physicien Duncan Haldane de l'Université de Princeton a reçu le prix Nobel 2016.
Fiable et original :
Les ondes de plasma localisées créées par les transitions de phase sont stables et intrinsèques car elles sont « topologiquement protégées », disent les scientifiques. "La découverte que cette excitation topologiquement protégée existe dans le plasma magnétisé est un grand pas en avant et peut être utilisée dans des applications pratiques."
L'avancée la plus importante de cet article est la prise en compte du plasma à partir de ses propriétés topologiques et la détermination de ses phases topologiques. Sur la base de ces phases, les scientifiques déterminent la condition nécessaire et suffisante pour l'excitation d'ondes localisées.
« Quant à la manière dont ces progrès peuvent être utilisés pour faciliter la recherche sur l'énergie de fusion, nous devons le découvrir », déclarent les chercheurs.
Un article sur la découverte a été publié dans Nature Communications.
2021-07-20 19:32:21
Auteur: Vitalii Babkin