Fusion nucléaire : une expérience produit les rayons X les plus intenses jamais observés sur Terre

Récemment, des chercheurs américains sont parvenus à générer des rayons X d’une intensité sans précédent, promettant d’approfondir notre compréhension des étoiles et d’optimiser les réactions de fusion nucléaire.

Allumage record

En 2021, des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Livermore, en Californie, avaient réalisé une importante première dans le domaine de la fusion nucléaire, en parvenant, à l’aide de lasers, à obtenir une réaction suffisamment énergétique pour s’auto-entretenir, nous rapprochant de cette forme d’énergie propre et quasi-illimitée, recréant essentiellement les réactions intervenant au cœur des étoiles.

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S’appuyant sur la même approche, Ryan Lester et ses collègues ont ajouté des minuscules ouvertures à la structure au sein de laquelle se produit l’allumage, permettant de libérer les rayons X les plus intenses jamais produits en laboratoire.

Dans ce cas, ce sont 192 puissants faisceaux laser qui ont été pointés sur un cylindre en or de la taille d’une gomme de crayon, renfermant une capsule de carbone remplie d’isotopes lourds de l’hydrogène. Le flux de rayons X généré a comprimé et chauffé la capsule, entraînant la fusion nucléaire du combustible. Cet « allumage » a provoqué l’évaporation des ouvertures, libérant des dizaines de milliers de milliards de watts de puissance sous forme de rayonnement électromagnétique.

« Il s’agit d’un système hautement perfectionné et optimisé, conçu pour confiner le rayonnement, le maintenir à température [et] contrôler la symétrie de la capsule afin que tous les éléments s’alignent parfaitement et que l’allumage puisse se produire », détaille Lester. « Lorsque l’onde de choc se propage, nous atteignons des températures supérieures à celle du Soleil. »

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De vastes implications

Comme le souligne Laura Berzak Hopkins, de l’université de Princeton, cette performance est le fruit de décennies de simulations informatiques, de prototypage et d’essais. « Il est remarquable que l’allumage ait pu être non seulement reproduit, mais également réalisé avec un cylindre modifié », rappelle-t-elle. « Pour nous rapprocher de la fusion nucléaire pratique, il est essentiel de tirer des enseignements de telles expériences. »

Elles pourraient également offrir une alternative plus directe et précise pour la mesure de l’opacité du Soleil, c’est-à-dire la façon dont certains éléments en son sein absorbent son rayonnement.

« Nous espérons que nos travaux fourniront une base solide pour de nouvelles expériences, visant notamment à explorer les effets de l’ajout de mousses de très faible densité à la capsule, que l’on suppose pouvoir améliorer la stabilité et l’efficacité des réactions de fusion », concluent les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Physical Review E.

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