De magnetiska strukturer som härrör från en plasmainstabilitet som förutspåddes av fysikern Erich Weibel för omkring 50 år sedan har bevisats i förvånansvärt stor skala i ett laserdrivet plasma i den prestigefyllda tidskriften Naturfysik . Denna instabilitet förväntas också fungera i astrofysiska miljöer där den hålls ansvarig för accelerationen av kosmiska strålar och emissionen av gammafotoner i de berömda "gammastrålningsskurarna".

Julien Fuchs, en examen från Institut national de la recherche scientifique (INRS) och en forskare vid Laboratoire pour l'utilisation des lasers intenses (LULI) i Frankrike, INRS professor Patrizio Antici, specialist på laserdriven partikelacceleration, och INRS professor emeritus Henri Pépin har lyckats mäta de magnetiska fält som produceras av Weibel-instabiliteter i ett laserdrivet plasma, en joniserad gas. Deras resultat publicerades den 1 juni i Naturfysik .

Forskarna använde protonröntgentekniken för att visualisera detta extremt snabba fenomen. "Våra protoner som accelereras av laser-plasma-interaktion kan ta en sekvens av bilder av mycket snabba elektromagnetiska fenomen, varar bara några pikosekunder och med en upplösning på några mikron. Detta tillåter oss att undersöka instabiliteter med precision oöverträffad av andra bildtekniker, " rapporterar Patrizio Antici, som gjorde sin avhandling under ledning av professor Fuchs, själv tidigare under ledning av professor Pépin.

Dessa tre generationer av forskare återskapade en "småskalig modell" av astrofysiska fenomen i laboratoriet genom att bestråla ett mål med en intensiv laser. De magnetiska fluktuationerna som genereras av interaktionen kan undersökas av protoner på en serie känsliga filmer, producerar en sekvens av bilder som visar den tidsmässiga utvecklingen av de magnetiska strukturerna.

Tolkningen och modelleringen av dessa strukturer utfördes av Laurent Gremillet och Charles Ruyer, fysiker vid Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Efter flera års hårt arbete, kombinerar teoretisk modellering och avancerade numeriska simuleringar, de lyfte fram tillväxten av två varianter av Weibel-instabiliteten beroende på vilken region i plasman där de utvecklas.

Med kraftfullare lasrar, forskare kommer att kunna reproducera och analysera ännu mer extrema astrofysiska fenomen med oöverträffad upplösning.