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Des chercheurs transforment le métal liquide en plasma pour la première fois

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Les chercheurs ont transformé le métal liquide en plasma, ouvrant une nouvelle approche pour réaliser la fusion nucléaire.

Qu'est-ce qu'un plasma?

Tout le monde connaît les phases communes de la matière que nous connaissons depuis l’école primaire: les solides, les liquides et les gaz. Il existe d’autres états de la matière, et l’état le plus courant de la matière observable de l’Univers est le plasma.

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Le plasma est une masse d'électrons et d'ions en mouvement libre - des atomes chargés positivement à qui il manque leurs électrons - qui conduit facilement l'électricité. Bien que rarement trouvés naturellement sur Terre, nous pouvons générer des plasmas artificiels. Le moyen le plus courant de le faire est de chauffer un gaz à des milliers de degrés Fahrenheit, ce qui dépouille les atomes de leurs électrons.

C'est ainsi que fonctionnent les néons; un courant électrique traverse et excite le gaz néon normalement inerte à l'intérieur d'un tube, qui émet alors des photons lorsque ses électrons se décollent.

Plasma de deutérium

Réchauffer un gaz n'est cependant pas le seul moyen de créer un plasma. Les chercheurs du Laboratoire d'énergie laser (LLE) de l'Université de Rochester ont pu créer un plasma dense de deutérium en créant un deutérium liquide à haute densité en abaissant d'abord sa température à 21 degrés Kelvin (-422 degrés Fahrenheit), puis en augmentant rapidement. la température du deutérium liquide à près de 180 000 degrés Fahrenheit.

Ils ont accompli cela en utilisant les lasers OMEGA de LLE pour déclencher une forte onde de choc à travers le liquide de deutérium surfondu qui comprime le liquide jusqu'à 5 millions d'atmosphère de pression.

Dans son état liquide initial, le deutérium présente les propriétés classiques d'un liquide, mais à des densités plus élevées, les électrons et les protons du deutérium doivent prendre certaines propriétés décrites uniquement en mécanique quantique, plutôt qu'en physique classique. L'exception à cela, cependant, est dans le cas d'un plasma.

Les chercheurs ont pu suivre la transition d'un liquide superdense à un plasma alors que l'échantillon commençait à être complètement transparent mais se transformait en une substance hautement réfléchissante qui prenait un aspect métallique traditionnel.

«En surveillant la réflectance de l'échantillon en fonction de sa température, nous avons pu observer les conditions précises où ce simple métal liquide lustré se transformait en un plasma dense», a déclaré Mohamed Zaghoo, chercheur associé au LLE.

Potentiel de fusion

La nature fondamentale de ces matériaux est importante car ces nouvelles informations peuvent donner aux chercheurs développant des modèles sur la façon dont les matériaux conduisent l'électricité ainsi qu'une meilleure compréhension du fonctionnement de la matière dans les environnements extrêmes de l'Univers, ce qui pourrait ouvrir la porte à la compréhension de la manière d'atteindre le La source d'énergie la plus courante de l'univers: la fusion nucléaire.

«Ce travail n'est pas seulement une curiosité de laboratoire. Les plasmas comprennent les vastes intérieurs de corps astrophysiques comme les naines brunes et représentent également les états de la matière nécessaires pour réaliser la fusion thermonucléaire. Ces modèles sont essentiels pour comprendre comment mieux concevoir des expériences pour réaliser la fusion », A déclaré Zaghoo.

La recherche a été publiée dans Lettres de revue de physique le mois dernier.


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