Réseaux magnétiques : quand le plasma apprend à filtrer les ondes express
Le plasma est un gaz si chauffé que les électrons se détachent des atomes. Des ondes similaires au son dans l'air s'y propagent, mais elles sont gouvernées par le champ magnétique. Si le champ magnétique devient non uniforme, mais périodique — comme une clôture avec des planches alternées — les ondes se comportent différemment. Certaines fréquences disparaissent tout simplement : l'onde ne peut pas se propager, elle est réfléchie vers l'arrière.
Les physiciens ont construit un outil mathématique qui prédit quelles ondes traverseront un tel « réseau magnétique » et lesquelles resteront piégées. Les calculs ont montré : plus les variations du champ magnétique sont fortes, plus les bandes interdites sont larges. De plus, la périodicité scinde le spectre continu des ondes d'Alfvén — des oscillations particulières des lignes de champ magnétique — en branches distinctes.
Le résultat rappelle le comportement de la lumière dans les cristaux photoniques — des matériaux artificiels qui ne laissent pas passer la lumière de certaines couleurs. Le réseau magnétique fait de même pour les ondes dans le plasma. De telles structures sont appelées métamatériaux plasmatiques. À l'avenir, ils pourraient aider à confiner l'énergie dans les réacteurs à fusion ou à créer de nouvelles antennes pour les communications spatiales.
Dans la magnétosphère terrestre, les ondes d'Alfvén transportent l'énergie du vent solaire et provoquent les aurores polaires.