Interview : Paolo Ricci, la physique des plasmas

On 02.01.2011, in Dossiers, by Alan Vonlanthen
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RETRANSCRIPTION DE L’INTERVIEW DE PAOLO RICCI, ENREGISTREE ET DIFFUSEE SUR PODCASTSCIENCE.FM LE 5 DECEMBRE 2010

(Avec un peu de retard… Toutes nos excuses… Et un tout grand merci à Leo pour le gros de la retranscription et bien sûr à Paolo Ricci pour la relecture attentive)

Podcast Science (PS) : Paolo, tu es physicien, au Centre de Recherches en Physique des Plasmas de l’EPFL. Pour donner une petite idée de ce qu’est le plasma, voici la définition de Wikipedia :

le terme plasma est aussi appelé 4e état de la matière, et il a été utilisé en physique pour la première fois par un physicien américain se nommant Irving Langmuir, en 1928. On appelle cela « plasma » par analogie avec le plasma sanguin auquel ce phénomène s’apparente visuellement. Voilà pour la définition de ce quatrième état de la matière. Tout le monde connaît les trois états de la matière habituels : solide, liquide et gazeux. Mais visiblement le plasma serait un quatrième état qui viendrait à de très hautes températures, le gaz se transformant en plasma.

Paolo Ricci (PR) : Oui, exactement, donc si on réchauffe un gaz à des températures très élevées, de l’ordre de 10’000° Celsius, on donne une énergie suffisante pour arracher les électrons aux atomes. Donc au final, on a une sorte de soupe dans laquelle il y a des électrons et des ions (qui sont des particules avec une charge électrique) et ces particules sont sujettes à des forces électriques et magnétiques qui ne sont pas importantes dans la matière ordinaire, donc on aura un état de la matière qui suit les lois physiques qui sont très différentes de la matière ordinaire.

PS : D’accord, et quand on arrache un électron à un atome, l’atome se transforme en ce que l’on appelle un ion. C’est juste, non?

PR : Oui, tout à fait, les atomes sont neutres, électriquement, parce qu’il y a un noyau qui est chargé positivement (parce qu’il y a des protons dans ce noyau). Autour de ce noyau, il y a les électrons qui sont chargés négativement. Donc au final, l’atome est neutre. Mais si l’on arrache un électron, on obtient un ion qui est chargé positivement. Les électrons ont une charge négative. Les ions une charge positive.

PS : Donc tout ça se mélange dans une sorte de soupe un peu visqueuse

PR : Exactement

PS : On y reviendra sûrement plus tard, mais le plasma remplit visiblement une grande partie de la matière de l’univers. Il y a beaucoup d’étoiles à l’intérieur desquelles on trouve du plasma.

PR : Oui, simplement on a l’impression sur Terre, que le plasma est un état de la matière peu commun, ce qui est faux. C’est l’état le plus commun de la matière visible dans l’univers : les étoiles sont des plasmas ! Dans une étoile, il y a une énergie suffisante pour arracher les électrons. La matière entre les étoiles est aussi plasma, et la matière en-dehors de l’atmosphère l’est également. On dit que les 99% de la matière dans l’univers sont à l’état de plasma.

PS : Donc nous, on est vraiment l’exception on est dans le 1% qui n’est pas plasma. Est-ce que le soleil est du plasma?

PR : Oui

PS : J’avais vu un graphique qui montrait que l’on peut avoir le plasma à différentes échelles. Autant en températures qu’en ce qu’on appelle densité, c’est à dire le nombre de particules chargées par mètres cubes. C’est juste?

PR : Oui, exactement, le plasma dans une étoile est évidemment très différent du plasma que l’on trouve dans les vents solaires, par exemple. La densité est différente, la température est différente…

PS : Donc il y a différents types de plasmas finalement ?

PR : Oui, c’est exact. On a des plasmas sur Terre qui sont très différents des plasmas que l’on trouve dans le soleil. Les éclairs sont un exemple naturel de plasma tout comme les aurores boréales.

PS : Mais ça se passe comment? Car on ne retrouve pas les 10’000 degrés dont tu nous parlais tout à l’heure, pour pouvoir transformer un gaz en plasma, ou bien si?

PR : Oui, on les retrouve car les électrons ont des températures aussi élevées. C’est assez compliqué… Dans notre perception, la température est toujours liée au flux de la chaleur. Mais avec des densités de plasma très basses comme par dans un éclair par exemple, la température et le flux sont deux choses très différentes. On peut toucher une chose qui a une température très élevée mais le flux de la chaleur est très bas et donc on ne sent pas le chaud.

PS : Mais alors, dans un éclair, qu’est-ce que le plasma, est-ce ce rayon lumineux?

PR : Oui, c’est tout ce que l’on voit de lumineux. Lorsque l’on arrache un électron ou quand il y a de nouveau une re-combinaison d’ions et d’électrons, de la lumière est émise et donc c’est ce que l’on voit au final.

PS : Donc la production de lumière fait partie du processus de transformation du gaz en plasma?

PR : Exactement.

PS : Et donc une flamme est également un plasma?

PR : Oui c’est un plasma. Un plasma un peu particulier parce qu’il y a beaucoup de neutres, c’est à dire qu’il n y a pas que des ions et des électrons : il y a aussi beaucoup d’atomes. On peut, en effet, parler de plasma dans ce contexte.

PS : Donc c’est un plasma qui n’est pas aussi abouti que celui du soleil car le processus de transformation n’est pas tout à fait terminé?

PR : Exactement.

PS : Donc on voit qu’il y a plusieurs sortes des plasmas à l’état naturel comme les étoiles, les éclairs, les flammes, les aurores boréales. D’ailleurs comment fonctionne le phénomène pour les aurores boréales? Tu arriverais à nous l’expliquer?

PR : Oui, oui, j’espère. Donc, comme je le disais tout à l’heure, il y a autour de l’atmosphère de la matière à l’état de plasma. Cette matière vient du soleil, et grâce aux vents solaires, arrive vers la Terre. La Terre possède un champ magnétique qui empêche le plasma d’entrer dans l’atmosphère. Du coup, le plasma de vent solaire reste autour de la Terre mais n’entre pas.

PS : Donc ce qu’on voit dans les aurores boréales, c’est le plasma qui est juste à l’extérieur de l’atmosphère et qui n’a pas réussi à entrer sur Terre?

PR : Non, ce que l’on voit durant l’aurore boréale, est la conséquence d’un phénomène particulier qui s’appelle reconnexion magnétique et pendant ce processus, il y a la possibilité que du plasma venant de vents solaires, puisse arriver jusqu’à l’atmosphère. Donc pendant une aurore boréale, le plasma a la possibilité d’arriver jusqu’à nous et on peut le voir pendant qu’il entre dans l’atmosphère. C’est un phénomène que l’on peut qualifier d’exceptionnel.

PS : Normalement ça ne rentre pas dans l’atmosphère mais les rares fois où ça entre, ça donne lieu à des aurores boréales.

PR : Exactement.

PS : Voila pour les plasmas naturels. Il existe également des formes de plasmas industriels. J’aurais pensé aux téléviseurs plasma, car c’est le seul terme que le grand public connaisse mais visiblement en terme de recherche, ça ne veut pas dire grand chose. Donc quelles sont les applications les plus importantes du plasma industriel?

PR : Je pense que l’application la plus importante autant au niveau de la recherche qu’au niveau de l’utilité qu’elle aura pour l’humanité, est l’étude de la fusion nucléaire, où le plasma aura réellement un rôle à jouer. Le projet scientifique le plus grand au monde qui s’appelle ITER est extrêmement lié à la physique des plasmas.

PS : On le sait, tu travailles sur l’étude de la fusion nucléaire. On entend beaucoup parler non seulement de la fusion nucléaire mais aussi de la fission nucléaire, ce que l’on voit dans les centrales nucléaires habituelle, qui génère de l’électricité. Mais ces deux processus sont complètement différents.

PR : Oui, les noms sont proches, ce qui crée une confusion énorme. Mais les deux sont des processus nucléaires

PS : C’est à dire que ça se passe au niveau du noyau de l’atome?

PR : Exactement, on peut obtenir de l’énergie avec ces deux processus, mais de deux façons bien différentes. Dans la fission, on a un noyau très lourd (comme un noyau d’uranium) qui va se diviser en deux parties plus petites, qui seront radioactives au final. Donc on va partir d’un noyau d’uranium pour arriver finalement à deux noyaux de fer, par exemple. Ce processus libère beaucoup l’énergie ; il est utilisé dans les centrales à fission nucléaire pour produire de l’électricité en grandes quantités. La fusion nucléaire est une chose très différente, c’est la réaction que l’on trouve dans le soleil. Pendant une réaction de fusion nucléaire, on a deux noyaux. Ce sont des noyaux légers et assez petits (typiquement d’hydrogène ou d’hélium) qui vont fusionner ensemble et qui vont former un noyau plus lourd et pendant ce processus, on aura également une production d’énergie mais les produits de cette réaction ne seront pas radioactifs.

PS : Donc ça a un gros avantage sur la fission nucléaire, il n y a pas de résidus radioactifs.

PR : Exactement.

PS : Donc pour récapituler, on a d’un coté la fission nucléaire, c’est ce qui est utilisé dans les centrales nucléaires encore aujourd’hui : ça consiste à prendre un gros noyau et à le diviser en plusieurs petits, mais qui sont instables, donc radioactifs. Ce qui fait qu’on produit des déchets radioactifs mais dans le processus, on produit énormément d’énergie. Et de l’autre coté on a la fusion nucléaire, le processus qui existe dans le soleil par exemple, et il s’agit de deux petits noyaux qui sont fusionnés en un seul, donc pas de déchets radioactifs et une production d’énergie également.

PR : La production d’énergie obtenue par une réaction de fusion est encore plus grande que celle obtenue par une réaction de fission !

PS : D’accord mais alors pourquoi est-ce qu’on fait de la fission et non de la fusion nucléaire?

PR : Parce que c’est beaucoup plus difficile à faire… Aujourd’hui, on ne retrouve de la fusion que dans les bombes nucléaires, les bombes h. On sait faire de la fusion, mais on ne peut pas encore la faire de façon contrôlée pour obtenir de l’électricité à l’échelle industrielle.

PS : Tu a dit qu’il y a deux noyaux qui fusionnent pour donner un nouveau noyau. Ce nouveau noyau, de quel élément chimique fait-il typiquement partie?

PR : Typiquement, on parle d’hélium, Donc la réaction de fusion typique, est la réaction entre deux noyaux d’hydrogène pour obtenir un noyau d’hélium.

PS : Donc ça libère d’une part de l’énergie et ça donne de l’autre de l’hélium.

PR : Oui, exactement.

PS : Et finalement, où intervient le plasma dans la fusion nucléaire? Comment le lie-t-on avec ce processus?

PR : Si deux noyaux d’hydrogène sont chargés positivement, il y a une force entre eux qui est répulsive. Ils font tout pour s’éloigner l’un de l’autre. Il faut que ces deux noyaux deviennent proches au point qu’ils puissent fusionner. Il faut donc passer ces barrières de potentiel électrique qui est contraire à la fusion. C’est pour cela qu’on va chauffer ces noyaux à des températures énormes, aux alentours de cent millions de degrés Celsius, c’est de l’ordre de la température de la matière dans le soleil. C’est ainsi que ces deux noyaux peuvent se rapprocher et finalement fusionner.

PS : Et donc c’est l’état de plasma va permettre aux deux noyaux de pouvoir fusionner?

PR : C’est exact. Il faut les chauffer à des températures qui leur permettent de fusionner et à ces températures, la matière est à l’état de plasma.

PS : On commence à comprendre pourquoi la fusion, c’est compliqué. Quels récipients peut-on utiliser pour faire monter un élément à cent millions de degrés?

PR : C’est le problème… Il y a des matières que l’on peut chauffer à des températures très grandes mais ça reste très compliqué de pouvoir chauffer des éléments à cent millions de degrés, il faut les confiner dans quelque chose qui reste stable à ces températures. Il y a des idées, la plus intéressante, je pense, est d’utiliser des champs magnétiques.

PS : Donc, ce n’est pas une matière palpable qui doit résister à 100 millions de degrés, c’est un champ magnétique qui va confiner le plasma, soit l’isoler du reste du monde.

PR : Oui, parce que comme je l’avais dit, quand on a un plasma, on a des charges électriques, c’est à dire des ions et des électrons. Les charges électriques, sont sujettes aux champs magnétiques. Et un champ magnétique est capable de confiner les particules. Donc on pense pouvoir confiner le plasma à des températures très élevées.

PS : Tu travailles actuellement sur un projet qui s’appelle « ITER ». Est-ce que tu peux nous en dire un petit peu plus?

PR : « ITER », c’est la grande chose dans la fusion. L’idée, c’est de montrer qu’il est possible de faire recours à la fusion pour produire de l’énergie électrique.

PS : Donc, au niveau industriel, pour que ça arrive dans nos maisons et pour qu’on puisse l’utiliser normalement.

PR : Exactement, donc « ITER » ne produira pas de l’énergie mais il sera la preuve que c’est faisable. Après «ITER», aura lieu une autre expérience qui s’appellera « DEMO ». Et ce sera un réacteur démonstratif.

PS : Où se trouve-t-il exactement?

PR : Il se trouve à Cadarache, près d’Aix-en-Provence, dans le sud de la France.

PS : Et qu’est-ce que vous construisez exactement sur ce site? OK, vous allez montrer la faisabilité de la fusion nucléaire au niveau industriel, mais ça va consister en quoi concrètement : vous allez avoir des appareils ? Comme tu nous l’as dit avant, vous allez essayer d’isoler le plasma avec des champs magnétiques? Comment ça se passe?

PR : On va construire des aimants capables de générer un champ magnétique avec lequel on va pouvoir confiner le plasma à des températures et des densités suffisantes. Il y aura les infrastructures pour réchauffer le plasma, les infrastructures pour le confiner. Il y aura aussi les infrastructures pour gérer le plasma, c’est à dire le contrôler, enlever le produit de la fusion et y injecter le combustible. L’idée avec « ITER » est d’obtenir une quantité d’énergie qui est dix fois plus grande que la quantité d’énergie injectée pour réchauffer le plasma.

PS : Et on peut imaginer qu’il en faut pas mal pour obtenir une température de cent millions de degrés, donc on attend probablement beaucoup d’énergie à l’autre bout du processus.

PR : Absolument. Au final on aura une production d’environ 500 mégawatts, qui est une quantité raisonnable pour une centrale électrique.

PS : Et là, où en est le projet?

PR : La construction d’ITER a commencé en 2007 et l’idée c’est d’avoir le premier plasma en 2019. C’est un très grand projet, extrêmement compliqué. Ensuite, une fois le plasma obtenu, en 2019, on va le perfectionner. On pense utiliser ITER pendant quelque 10 à 15 ans et après cela, ou peut-être pendant, on commencera à construire « DEMO » donc le réacteur démonstratif.

PS : Est-ce que « DEMO » sera sur le même site?

PR : L’idée, c’est de mettre « DEMO » au Japon mais on parle aussi d’avoir plusieurs « DEMO » donc ce n’est pas encore décidé. Mais lorsque il a été décidé de construire « ITER » sur le territoire français, nous avons eu beaucoup de « contractations » (négociations) et pendant cette période, nous avions déjà imaginé mettre « DEMO » au Japon. Tout le monde voulait avoir « ITER » sur son territoire car cela voulait dire beaucoup d’argent qui arrive et beaucoup de connaissances si on est sur place.

PS : Et tu dis que c’est prévu pour 2019 d’obtenir les premiers plasmas ; ça veut dire que c’est vers 2019-2020 que l’on va réellement pouvoir se rendre compte de la faisabilité de la fusion nucléaire.

PR : Ce n’est sans doute pas le premier plasma qui nous donnera la réponse, mais on peut parler de 10 ans pour avoir une idée, vraiment, de la faisabilité.

PS : Donc pour pouvoir utiliser la fusion nucléaire afin de produire de l’énergie électrique au niveau industriel, il faudra attendre encore plusieurs dizaines d’années.

PR : Oui, je pense qu’il faudra une trentaine d’années pour envisager cela. Peut-être que cela semble très long mais il faut se rappeler que toutes les grandes évolutions énergétiques ont pris beaucoup de temps pour être mises au point.

PS : Mais, finalement, est-ce que la fusion nucléaire est une énergie complètement propre ou est-ce qu’il y a quand même un déchet ou quelque chose qui pose problème?

PR : C’est une énergie définitivement propre. Il y a une production de déchets nucléaires mais les déchets ont une vie très courte donc cela ne pose aucun problème.

PS : Et tu as dit que la fusion s’effectue au départ à partir de deux noyaux d’hydrogène. Donc finalement, l’hydrogène, on l’a à profusion.

PR : Oui, pour être plus précis, si l’on cherche à avoir une réaction de fusion plus facile, il faut utiliser le deutérium, un type d’hydrogène qui se trouve dans l’eau et qui n’est pas du tout compliqué à trouver. Il faut aussi partir du lithium qui est une matière également très commune. De plus, on n’a aura besoin que de quantités très petites de ces éléments pour produire de l’énergie. Un autre avantage d’une centrale à fusion nucléaire, c’est qu’on n’a pas besoin d’une extension très grande du territoire, pas comme l’énergie solaire, par exemple, pour laquelle on a besoin d’un territoire relativement grand. Aussi, l’énergie produite par la fusion nucléaire est une énergie stable, pas comme l’énergie éolienne quand le vent tombe ou l’énergie solaire quand il fait nuit. On peut avoir de l’énergie produite par la fusion nucléaire à la demande. C’est très difficile d’en obtenir mais c’est une énergie très propre et pour laquelle on pourra trouver un combustible très facilement.

PS : Une question reste mystérieuse : comment est-ce qu’on fait pour obtenir une température de cent millions de degrés? Comment est-ce possible?

PR : Il y a plusieurs façons. On peut utiliser des ondes électromagnétiques. (On peut penser à ce qui se passe à l’intérieur d’un four à micro-ondes)

PS : On agite les atomes avec des ondes électromagnétiques, plus les atomes bougent, plus ils vont vite et plus la température s’élève, c’est ça ?

PR : Oui. La deuxième façon c’est de mettre du courant dans un conducteur pour le faire chauffer. Et l’idée, c’est d’avoir un courant qui passe dans le plasma pour le réchauffer

PS : Mais le conducteur sera fait de quelle matière pour pouvoir tenir des températures pareilles?

PR : C’est le plasma lui-même le conducteur. Le problème pour réchauffer le plasma c’est que c’est un très bon conducteur et plus le conducteur est bon moins ça chauffe.

PS : Il est également possible d’injecter des particules accélérées, n’est-ce pas ? Ça veut qu’on pourrait avoir recours à un accélérateur de particules comme ce qu’on a au CERN?

PR : Non c’est un peu différent, c’est la troisième façon de réchauffer le plasma. On peut accélérer, réchauffer des particules avec un système externe et ensuite les injecter. Mais le problème, c’est qu’il est possible d’accélérer des particules qui ont des charges électriques, avec un champ électrique mais quand une de ces particule entre dans le plasma, « ITER », par exemple, elle va être tout de suite confinée dans le champ magnétique donc elle ne va pas pouvoir pénétrer à l’intérieur du plasma pour atteindre cette température très élevée. L’idée est d’avoir des particules neutres, des atomes qui aient une température suffisamment élevée pour pouvoir pénétrer dans le plasma et arriver jusqu’au centre de la machine où on trouve la température la plus élevée. Ce n’est pas simple d’accélérer des particules…

PS : Mais concrètement dans ce projet d’ « ITER » vous allez utiliser des aimants, des ondes électromagnétiques pour chauffer.

PR : On va utiliser là les trois façons de faire que je vous ai présentées dans le cade d’« ITER ».

PS : Et l’appareil, qui s’appelle « Tokamak », qui se construit dans la cadre du projet d’ « ITER », c’est justement l’appareil qui va servir à chauffer le plasma?

PR : C’est l’appareil qui va servir à le confiner. À mes yeux, c’est l’appareil le plus prometteur pour confiner le plasma. Il y a beaucoup de « Tokamak » dans le monde, le plus grand est en Angleterre, près de Oxford et il s’appelle « JET » (Joint European Torus). Mais on a aussi un « Tokamak », ici, à Lausanne, au centre de physique de plasma.

PS : Mais est-ce que celui de France aura quelque chose de plus? Sera-t-il plus puissant?

PR : Il sera très grand, beaucoup plus grands que tous les « Tokamaks » qui existent actuellement. L’idée est de pouvoir diminuer les pertes d’énergie. Plus le « Tokamak » est grand, plus le volume de plasma l’est également, et plus le rapport entre la surface et le volume devient petit. La surface d’une sphère est proportionnelle au rayon élevé au carré et le volume est proportionnel au rayon élevé au cube. Plus les rayons sont grands, plus le rapport avec la surface est petit, ce qui diminue les pertes.

PS : Donc le but est d’avoir le plus gros « Tokamak » possible, d’où le projet international. Est-ce qu’il y a beaucoup de monde qui y participe?

PR : Oui, la moitié de l’humanité. Il y a une participation de l’Europe, des États-Unis, du Japon, de l’Inde, de la Chine, de la Corée, de la Russie… Cela fait beaucoup de pays.

PS : Et par qui est-ce financé?

PR : C’est financé par tous les Etats qui participent au projet. Cependant, « ITER » se trouve sur le territoire européen donc l’Europe va payer la partie la plus grande.

PS : Est-ce que l’EPFL joue un rôle particulier dans ce projet?

PR : L’EPFL participe à la construction et à l’exploitation d’ « ITER ». L’EPFL fait partie d’un consortium, qui est d’une association, qui fait partie de l’Euratom. La participation de l’EPFL se fait dans le cadre de l’Union Européenne. Et donc à l’EPFL, on produit des parties d’« ITER » comme par exemple, des pièces permettant de réchauffer le plasma à l’aide d’ondes électromagnétiques. On y fait également des études théoriques et expérimentales, pour savoir comment fonctionnera l’intérieur d’« ITER ».

PS : Combien êtes-vous, dans le cadre de l’EPFL, à travailler sur ce projet?

PR : L’effectif du labo est d’environ 150 personnes, ce qui est assez grand. L’effectif à travers le monde et, lui, de plusieurs milliers.

PS : Et comment se passe la collaboration à travers le monde? Vous vous comprenez facilement? Utilisez-vous, par exemple, les mêmes unités de mesures, les pièces sont-elles toutes compatibles ?

PR : C’est très important de pouvoir bien collaborer, car c’est une machine très compliquée à élaborer. Mais chaque pays à pour mission de mettre diverses partie au point et de les faire parvenir à Cadarache pour que l’engin puisse fonctionner parfaitement une fois les pièces assemblées.

PS : Il y aura un sacré suspense, le jour ou il faudra assembler définitivement la machine.

PR : C’est important que chaque pays ait la possibilité de construire une partie d’ « ITER », car l’idée est de partager les connaissances entre tous les acteurs du projet.

PS : Les enjeux pour le futur sont juste énormes, c’est l’énergie du futur. Si la sauce prend, chacun voudra être parfaitement autonome dans sa propre construction de centrales à fusions.

PR : Oui bien sûr, la fusion va révolutionner la géopolitique.

PS : Vous passez probablement beaucoup de temps à communiquer à propos du projet, plutôt que de travailler véritablement dessus. C’est juste?

PR : Non, on arrive parfaitement à faire les deux choses en même temps, même dans ce contexte-là.

PS : Et étant donné que chaque équipe à son rôle à jouer, peut-on dire que chaque groupe est autonome ?

PR : Oui, moi par exemple, je fais de la théorie, donc je ne participe pas directement à la construction d’« ITER ». Je fais tourner des simulations de la dynamique du plasma. C’est un travail indépendant qui aura plusieurs implications, on ne pense pas seulement à bâtir la machine, il y a également tout un travail autour.

PS : On parle d’ « ITER » comme une expérience qui risque d’être des plus importantes pour l’humanité. Elle va probablement résoudre ce gros problème énergétique que l’on vit actuellement.

PR : Exactement, le problème du réchauffement climatique, par exemple, va probablement être résolu par la fusion, étant donné qu’il n y a aucune production de gaz à effets de serre. Il est urgent que l’on puisse faire recours à une énergie propre, qui puisse être produite en grande quantité.

PS : Mais pourtant on entend peu parler de la fusion nucléaire dans les médias, par exemple. Quand il y a des débats énergétiques, il y a les partis écologistes qui proposent des solutions, les partisans de la fission qui en proposent d’autres, mais on ne parle jamais de fusion.

PR : C’est simplement pour la bonne et simple raison que le projet est encore à l’état de recherche. Mais je pense que tout le monde sera d’accord avec le fait qu’il faut explorer cette énergie qui est très importante.

PS : Est-ce que le plasma est appliqué dans d’autres domaines comme par exemple le domaine du transport?

PR : Oui, bien sûr, ce sont peut-être des choses moins importantes mais comme le plasma est très chargé électriquement, il est possible de faire augmenter des vitesses et de les rendre très élevées. Le plasma fait bien plus augmenter les vitesses que la combustion. Grâce à cette méthode d’accélération, on peut fournir la propulsion nécessaire pour le lancement d’une fusée ou d’un satellite par exemple.

PS : Et pour revenir aux téléviseurs plasmas, on a vu que la matière devait chauffer à des températures monumentales pour qu’elle soit à l’état de plasma. Comment intervient le plasma dans ces téléviseurs? Ou plutôt comment un téléviseur peut chauffer à des températures pareilles?

PR : On en revient à la différence entre le flux et la température. Par ailleurs, le tube à néons, c’est du plasma. Pour obtenir un écran au plasma, c’est comme si on assimilait plusieurs petits tubes à néon.

PS : Un flux de chaleur ne transmet pas forcément une température élevée comme on peut en avoir l’impression. C’est juste?

PR : Oui exactement. Le flux est lié à la densité et aux nombres de particules chargées électriquement

PS : En tout cas le plasma est un sujet vraiment fascinant, c’est un univers où l’on a énormément à explorer.

PR : Oui, étudier le plasma est très fascinant, car il y a des applications qui sont très importantes, on a parlé d’ « ITER », mais c’est aussi très important pour comprendre l’Univers, la dynamique des étoiles, etc. Il faut comprendre la dynamique du plasma

PS : car il y a quand même 99% de la matière dans l’univers qui est constituée de plasma, donc son fonctionnement nous permettra de comprendre celui de tous les astres et de tous les corps constitués de plasma. Un auditeur, Pedro, nous a demandé si tu pouvais nous expliquer ce qu’est le « MHD », la magnétohydrodynamique. Tu pourrais nous en dire plus?

PR : C’est le modèle le plus simple pour décrire un plasma. Dans ce modèle-ci on utilise des équations pour décrire la dynamique des fluides, car c’est comme ça qu’un plasma est décrit, tout comme les liquides et les gaz. Puis on ajoute une composante électromagnétique dans le modèle. C’est le modèle qu’on utilise dans la vie de tous les jours. Les phénomènes les plus importants peuvent être décrits grâce au modèle MHD

PS : Paolo, c’était fascinant de pouvoir entrer dans cet univers des plasmas, merci infiniment, on a découvert plein de choses !

PR : Je vous en prie

La page de l’émission du 5 décembre 2010: Podcast Science N° 14 – la physique des plasmas

L’émission en MP3:

 

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  • Roger Robert

    Quelle déception, une fois encore, que ces “explications” d’un spécialiste des plasmas ! Ce n’est pas en raison de ses origines linguistiques, car même les physiciens francophones et hyper-médiatisés, sont incapables d’expliquer leur vision du plasma.
    Entre les conditions de température et de pression, pour atteindre cet “état de la matière”, les conjectures varient au gré des spécialistes et dans la durée d’un exposé.
    Le plasma représenterait les 99% de la matière d’une étoile et même de notre Univers. Alors, pourquoi toujours employer le conditionnel si les physiciens sont convaincus de son existence?
    Peut-être que cette conviction n’est pas totale!
    En effet, pour certains le plasma n’est composé que de ions, donc de noyaux d’atomes, et pour d’autres cette soupe comporte également des électrons. Dans ce second cas, pourquoi les électrons ne se collent-ils pas sur les protons? En effet, ces deux corpuscules possédant des charges électriques opposées doivent s’attirer et sans le mouvement orbital qui génère cette force d’inertie centrifuge, les deux éléments devraient entrer en contact! Si cela ne se produit pas, alors à quel moment l’électron arrive-t-il à acquérir ce mouvement circulaire?
    Les étoiles seraient de grosses boules de plasma qui rayonnent par une réaction de fusion thermonucléaire. Comment un tel objet céleste arrive-t-il à confiner cette réaction aux températures annoncées?
    J’ai l’impression que le flou règne dans l’esprit des physiciens.
    En fait, ce n’est pas une simple impression mais une conviction profonde.
    J’ai essayé de répondre à toutes mes interrogations et bien d’autres et en suis arrivé à des conclusions qui dérangent et se nomment “Les Sciences revisitées”.
    Ma démarche est parfaitement scientifique car à chaque hypothèse j’ai argumenté en fonction des résultats effectivement obtenus et directement observables.
    Mais aujourd’hui, il est interdit de prétendre que les physiciens sont dans l’erreur car on vous catalogue aussitôt d’hérétique. Il est préférable d’ignorer et de discréditer ces controverses car les enjeux financiers sont considérables.
    Le plasma n’est pas un état de la matière, car notre modèle de l’atome n’a pas su voir l’importance du rôle de l’électron.
    Le projet ITER sera comme les expériences TOKAMAK un échec !!!

  • http://forzapedro.blogspot.com/ Jul

    Et bien, tout mettre par écrit, bravo !

  • Arn0°

    Il y a t-il du vrai plasma dans les Lampes/Boules a plasma?(de décoration)

  • http://alan.vonlanthen.org Alan

    @Jul: Merci!
    @Arn0: L’article de Wikipedia sur les lampes à plasma est bien détaillé et facile à comprendre. En fait, la lampe contient des gaz inertes qui sont portés à l’état de plasma grâce à une forte tension électrique entre les deux sphères. Donc, en résumé, oui, quand elle est allumée, la lampe à plasma contient vraiment des plasmas. Quand elle est éteinte, elle contient “juste” des gaz.

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