Imaginez recréer les conditions d'une étoile à neutrons dans un laboratoire. Les récentes avancées de la technologie laser rendent cela possible, ouvrant ainsi la voie à l'exploration d'une physique extrême auparavant confinée aux environnements astrophysiques.
Des chercheurs aux États-Unis, soutenus par la National Science Foundation et l'Air Force Office of Scientific Research, utilisent des lasers multi-pétawatts pour générer des champs magnétiques ultra-puissants dans un plasma dense. Les simulations montrent que des champs magnétiques dépassant 4 gigagauss peuvent être atteints, se rapprochant de la force trouvée dans les magnétosphères des étoiles à neutrons.
Ces champs magnétiques intenses facilitent la production de faisceaux de rayons gamma de haute énergie et, remarquablement, la création de paires électron-positron directement à partir de la lumière. Cette avancée permet l'étude de la reconnexion magnétique relativiste et de la dynamique des électrons dominée par le rayonnement, offrant des applications potentielles dans de nouveaux outils de diagnostic, des sources de particules compactes et des modèles améliorés des phénomènes cosmiques.
La capacité de générer des faisceaux de rayons gamma ouvre également la voie à la création de matière à partir de la lumière grâce au processus de Breit-Wheeler. Les simulations prédisent que la collision de faisceaux de rayons gamma produits par des lasers peut produire des millions de paires électron-positron, un bond significatif par rapport aux expériences précédentes.
De plus, les scientifiques ont découvert qu'un seul faisceau laser peut auto-organiser un plasma en un collisionneur photon-photon, émettant des rayons gamma dans les directions avant et arrière. Cette approche innovante simplifie le processus de création de matière à partir de la lumière, la rendant plus réalisable expérimentalement et conduisant potentiellement à des sources de positrons compactes à base de laser pour la caractérisation des matériaux et la recherche sur l'antimatière.