De magnetische structuren die het gevolg zijn van een plasma-instabiliteit die ongeveer 50 jaar geleden door de natuurkundige Erich Weibel werd voorspeld, zijn op verrassend grote schaal aangetoond in een lasergestuurd plasma in het prestigieuze tijdschrift Natuurfysica . Deze instabiliteit zal naar verwachting ook optreden in astrofysische omgevingen waar hij verantwoordelijk wordt gehouden voor de versnelling van kosmische straling en de emissie van gammafotonen in de beroemde "gammastraaluitbarstingen".

Julien Fuchs, afgestudeerd aan het Institut national de la recherche scientifique (INRS) en onderzoeker aan het Laboratoire pour l'utilisation des lasers intenses (LULI) in Frankrijk, INRS-professor Patrizio Antici, een specialist in lasergestuurde deeltjesversnelling, en INRS-professor emeritus Henri Pépin zijn erin geslaagd de magnetische velden te meten die worden geproduceerd door Weibel-instabiliteiten in een lasergestuurd plasma, een geïoniseerd gas. Hun resultaten werden op 1 juni gepubliceerd in Natuurfysica .

De onderzoekers gebruikten de protonenradiografietechniek om dit razendsnelle fenomeen zichtbaar te maken. "Onze protonen die worden versneld door laser-plasma-interactie, kunnen een reeks beelden maken van zeer snelle elektromagnetische verschijnselen, van slechts enkele picoseconden en met een resolutie van enkele microns. Dit stelt ons in staat om instabiliteiten te onderzoeken met een precisie die niet wordt geëvenaard door andere beeldvormingstechnieken, " meldt Patrizio Antici, die zijn scriptie deed onder begeleiding van professor Fuchs, zelf voorheen onder leiding van professor Pépin.

Deze drie generaties onderzoekers maakten in het laboratorium een ​​'kleinschalig model' van astrofysische verschijnselen door een doelwit te bestralen met een intense laser. De magnetische fluctuaties die door de interactie worden gegenereerd, kunnen worden onderzocht door protonen op een reeks gevoelige films, het produceren van een reeks beelden die de temporele evolutie van de magnetische structuren laat zien.

De interpretatie en modellering van deze structuren werden uitgevoerd door Laurent Gremillet en Charles Ruyer, natuurkundigen van het Commissariat à l'énergie atomique et aux energies alternatives (CEA). Na een aantal jaren hard werken, het combineren van theoretische modellering en geavanceerde numerieke simulaties, ze benadrukten de groei van twee varianten van de Weibel-instabiliteit volgens de regio van het plasma waar ze zich ontwikkelen.

Met krachtigere lasers, onderzoekers zullen nog extremere astrofysische fenomenen kunnen reproduceren en analyseren met een ongeëvenaarde resolutie.