Chaos dansant : comment mesurer la complexité de la turbulence express
Le plasma chaud dans un futur réacteur de fusion ressemble à une piste de danse surpeuplée : des milliards de particules tourbillonnent dans un rythme complexe, se heurtant et changeant de vitesse. Comprendre à quel point cette danse est enchevêtrée n'est pas une mince affaire. Des scientifiques ont trouvé un moyen de mesurer sa complexité sans scruter chaque mouvement.
Ils ont utilisé un outil mathématique qui décompose la danse en mouvements simples distincts, comme un accord musical en notes. Ensuite, ils ont calculé à quel point ces notes sont « variées » — c'est une mesure de la complexité. Il s'avère que pour les petits tourbillons (plus petits qu'une certaine taille), la danse devient particulièrement enchevêtrée : les vitesses des particules se mélangent plus fortement.
Ce mélange des vitesses est la clé pour comprendre comment la chaleur et les particules s'échappent du plasma. Si nous apprenons à prédire ce chaos, nous pourrons mieux confiner le plasma dans le réacteur et nous rapprocher de l'énergie de fusion.
La même méthode que les scientifiques ont appliquée au plasma fonctionne aussi pour d'autres systèmes complexes — de la prévision météorologique à l'analyse des marchés financiers. Partout où il y a beaucoup de pièces en mouvement, on peut mesurer à quel point leur danse globale est enchevêtrée.
Le plasma de fusion dans le réacteur ITER sera dix fois plus chaud que le centre du Soleil — environ 150 millions de degrés.
Dans le roman « Un feu sur l'abîme » de Vernor Vinge, des zones de la galaxie avec différentes « complexités » de la physique sont décrites — une idée qui rappelle de loin la tentative de mesurer la complexité du plasma.