Comment les vortex magnétiques fondent dans le plasma express
Le plasma n'est pas simplement un gaz chaud, mais un mélange de particules chargées qui se déplacent constamment et créent des champs magnétiques. Lorsque le plasma bouillonne, ces champs s'entremêlent comme des spaghettis dans une casserole d'eau bouillante. Les scientifiques ont simulé sur ordinateur ce qui se produit lorsque l'agitation s'apaise et que la turbulence s'éteint.
Au tout début de l'extinction, tant que les électrons interagissent encore activement, des régions distinctes apparaissent dans le plasma où les champs électrique et magnétique ne sont pas perpendiculaires l'un à l'autre. On pensait auparavant que dans ces conditions, ils étaient toujours perpendiculaires. Ces régions se sont révélées liées à la diminution d'une grandeur particulière — l'hélicité magnétique, qui indique à quel point les lignes de champ magnétique sont enroulées dans une même direction. En termes simples, les vortex commencent à se détendre.
Les scientifiques ont remarqué que des vortex de sens opposés apparaissent très rapidement, et que l'hélicité totale chute. C'est comme si, dans une casserole de spaghettis, la moitié des pâtes se mettait soudain à s'enrouler dans l'autre sens — l'« enroulement » global du plat diminuerait. Dans le plasma, ces vortex opposés entrent en collision et détruisent le champ magnétique.
Pour décrire ce processus, les scientifiques ont proposé une nouvelle grandeur — l'« histoire » de l'hélicité magnétique en chaque point. Elle tient compte du nombre de vortex déjà disparus et permet de prédire la vitesse à laquelle le plasma perdra son énergie magnétique. Dans les simulations, cette grandeur restait presque constante, même lorsque l'hélicité totale chutait. Cela signifie que l'extinction suit un scénario unique, comme un sablier où le sable s'écoule régulièrement.
Ce scénario est important pour comprendre le plasma cosmique — du vent solaire aux disques d'accrétion autour des trous noirs. Il aide aussi à construire des réacteurs à fusion, où le plasma doit être confiné par un champ magnétique sans perdre d'énergie.
L'hélicité magnétique dans le plasma ressemble à une propriété de l'ADN : si tous les vortex sont enroulés dans le même sens, le champ « vit » plus longtemps, mais s'ils sont en sens opposés, il se désagrège rapidement.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan de plasma manifeste un comportement étrange des champs magnétiques — peut-être contrôle-t-il son hélicité pour exister éternellement.