Lorsqu'on chauffe de la matière à des millions de degrés, elle se transforme en plasma – un mélange d'électrons libres et d'ions, semblable à une soupe bouillonnante de particules chargées. On ne peut pas sonder cette « soupe » avec un thermomètre ordinaire, mais on peut l'éclairer avec des rayons X. La diffusion Thomson des rayons X fonctionne comme une lampe de poche dans le brouillard : les rayons entrent en collision avec les électrons et se dispersent, et en analysant le changement d'énergie, on peut déduire la température et la densité du plasma.
Depuis le début des années 2000, cette méthode est devenue l'outil principal pour étudier les états extrêmes de la matière en laboratoire. Elle est utilisée sur de puissantes installations laser, où une impulsion brève comprime l'échantillon, et sur des lasers à rayons X à électrons libres, qui produisent des éclairs ultra-brillants. Les auteurs de cette nouvelle revue ont rassemblé les résultats de toutes ces expériences : quels éléments ont été étudiés, à quelles températures et pressions, sous quel angle les rayons ont été dirigés, et comment les données ont ensuite été traitées. Le résultat est une carte détaillée – de l'hydrogène léger aux métaux lourds.
La revue montre également que différentes méthodes d'analyse donnent des résultats légèrement différents, et il est important d'en tenir compte. Par exemple, pour extraire la température, il faut connaître précisément la manière dont les électrons libres diffusent les rayons, et cela comporte des subtilités. À l'avenir, de nouveaux modèles plus précis et des sources de rayons X plus brillantes permettront d'étudier le plasma encore plus en détail – jusqu'au comportement des électrons individuels.
La diffusion Thomson des rayons X doit son nom à J. J. Thomson, le découvreur de l'électron : c'est lui qui a le premier décrit comment un électron libre diffuse une onde électromagnétique.
Dans le roman de Larry Niven « L'Anneau-Monde », les héros utilisent un principe similaire – la diffusion du rayonnement – pour étudier les propriétés de matériaux inconnus sur l'anneau.