Dans une casserole de soupe bouillante, de minuscules gouttelettes de graisse s'enflamment de temps en temps, cent fois plus chaudes que le bouillon. C'est à peu près ainsi que fonctionnera le plasma de fusion futur : la majeure partie des ions est chauffée à des centaines de millions de degrés, tandis qu'une petite proportion de particules « rapides » (nées de la fusion des noyaux) est encore plus énergétique.
Ces gouttelettes brûlantes ne flottent pas simplement : elles exercent une pression sur les parois invisibles du champ magnétique qui confine le plasma. Cette pression déplace tout le cordon de plasma, comme un ressort tendu déplace le centre d'une bobine. Les physiciens appellent cela le décalage de Shafranov (le déplacement du centre du plasma sous l'effet de sa propre pression). Auparavant, on négligeait souvent cet effet, car il est trop complexe à calculer. Mais dans un réacteur réel, tout est interconnecté : le plasma ordinaire et les particules surchauffées participent simultanément à l'équilibre et à l'excitation des oscillations.
Les auteurs de l'étude ont progressivement complexifié leur modèle informatique, ajoutant une propriété du plasma réel après l'autre. Il s'est avéré que la prise en compte du déplacement du centre agit comme un amortisseur naturel : les ondes d'Alfvén (oscillations du plasma le long des lignes de champ magnétique) les plus instables perdent de leur intensité. De plus, plus la proportion de particules chaudes est élevée, moins elles excitent le plasma — une sorte de loi des rendements décroissants.
Un autre type de vibrations, les modes de gradient de température ionique (tourbillons dus aux différences de température), s'est avéré presque insensible au déplacement. En revanche, un troisième type d'instabilités, les modes ballon cinétiques (gonflements du cordon de plasma, semblables à un ballon que l'on gonfle), est atténué à la fois par les particules chaudes et par le décalage. Ainsi, la nature suggère elle-même aux ingénieurs : ne craignez pas la pression — parfois, elle travaille pour vous.
La température des particules rapides dans les futurs réacteurs pourrait atteindre 1 milliard de degrés, soit 70 fois plus chaud que le centre du Soleil.
Dans le roman « L'Anneau-Monde » de Larry Niven, les moteurs à fusion fonctionnent par confinement magnétique du plasma, et toute instabilité menace de catastrophe — tout comme dans les tokamaks réels.