Percée scientifique : des plasmas de paires cosmiques créés en laboratoire sur Terre

ParisLes chercheurs ont réussi à produire des faisceaux denses d'électrons et de positrons en laboratoire, comparables à ceux présents dans l'espace lointain. Cette avancée constitue un pas majeur dans le domaine de la science des hautes énergies.

Des chercheurs du monde entier, y compris ceux du Laboratoire de l'Énergie Laser de l'Université de Rochester, ont publié leurs résultats dans Nature Communications. Ils ont réalisé une avancée majeure en produisant entre 100 et 1 000 fois plus de paires que ce qui était possible auparavant.

Voici une liste rapide des points clés :

Rédigez un titre percutant et concis. Par exemple, éviter un titre hollandais comme celui-ci :

Oekraïne treft Russische olieraffinaderijen te midden van Moskou's maritieme verdedigingsclaims

préférez plutôt un titre comme celui-ci :

Oekraïne valt Russische olieraffinaderijen aan, Moskou beweert succesvolle verdediging op zee

• Les institutions impliquées sont l'Université de Rochester, le CERN et l'Université d'Oxford.
• Utilisation de l'installation HiRadMat au Super Proton Synchrotron (SPS) du CERN.
• Production de faisceaux quasi-neutres de paires électron-positron.
• Chaque proton transportait une énergie cinétique 440 fois supérieure à son énergie au repos.

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Les trous noirs et les étoiles à neutrons sont les objets les plus denses de l'univers. Autour de ces objets, on trouve des plasmas, qui sont une forme particulière de matière. Plus précisément, il y a des plasmas de paires électron-positron, composés d'électrons et de positrons se déplaçant à une vitesse presque égale à celle de la lumière. Produire ces plasmas en laboratoire a été difficile jusqu'à présent.

Charles Arrowsmith, un physicien de l'Université d'Oxford, rejoindra le LLE cet automne. Il explique que la production en grande quantité de paires électron-positron était un défi de taille, ce qui limitait notre compréhension à des concepts théoriques. L'expérience réussie ouvre désormais de nouvelles perspectives pour la recherche en astrophysique de laboratoire.

L'équipe a utilisé plus de 100 milliards de protons provenant de l'accélérateur SPS au CERN. Ces protons possèdent suffisamment d'énergie pour désintégrer les atomes et libérer des quarks et des gluons. Cela génère une cascade de particules se transformant en électrons et positrons. Avec une telle quantité de particules, le faisceau commence à se comporter comme un plasma spatial.

Dustin Froula et Daniel Haberberger du LLE ont collaboré avec Arrowsmith pour concevoir une expérience. Ils ont travaillé avec des scientifiques de plusieurs institutions, notamment le Science and Technology Facilities Council Rutherford Appleton Laboratory, l'Université de Strathclyde et l'Atomic Weapons Establishment au Royaume-Uni.

Cette étude pourrait nous aider à comprendre le comportement des particules minuscules dans les sursauts gamma ou les jets provenant des blazars. Arrowsmith indique qu'ils ont mis au point des méthodes pour modifier la répartition des faisceaux de particules. Cela leur permet d'examiner les interactions plasmiques de manière contrôlée.

Gianluca Gregori de l'Université d'Oxford explique que les télescopes ne peuvent pas observer les détails infimes des objets spatiaux éloignés. Des expériences en laboratoire seront menées pour vérifier l'exactitude des prédictions des modèles informatiques. Gregori souligne également l'importance de la collaboration entre les scientifiques de divers laboratoires à travers le monde.

D'autres institutions collaborent, notamment le Lawrence Livermore National Laboratory, l'Institut Max Planck de physique nucléaire, l'Université d'Islande et l'Instituto Superior Técnico au Portugal. Les résultats de l'équipe surviennent alors qu'ils s'efforcent de faire progresser la science du plasma en faisant entrer en collision des lasers très puissants. Ils mèneront leurs recherches à l'installation NSF OPAL.