Des ondes de choc produites par laser pour modéliser les champs magnétiques dans l’Univers

Une collaboration de physiciens vient de reproduire en laboratoire, dans une onde de choc engendrée par laser, l’un des mécanismes qui donne naissance au champ magnétique des protogalaxies. S’il est aujourd’hui bien établi que les champs magnétiques sont présents dans l’univers à grande échelle, leurs intensités élevées, et surtout leurs origines, restent un mystère. En utilisant l’installation laser LULI2000 du laboratoire LULI, une collaboration internationale vient de reproduire à l’échelle du laboratoire l’un des mécanismes proposés pour la création de ces champs : le processus de « batterie de Biermann » (C.G. Gregori et al., Nature 481, 2012, 480–483). Les chercheurs ont simulé les ondes de choc produites dans le collapse de la matière à l’ère pré-galactique, précédant la formation des galaxies. Pour ce faire ils ont focalisé le faisceau laser sur un fil de carbone placé dans un gaz d’hélium, où l’onde de choc asymétrique créée par l’impulsion laser s’est ensuite propagée. Ils ont alors pu mesurer les champs magnétiques, au niveau du front de choc, produits par effet de « batterie de Biermann » résultant du désalignement entre un fort gradient de densité de matière et un gradient de température. Les astrophysiciens ont ensuite ramené, grâce à des lois de similitude, ces mesures à l’échelle astrophysique, qui peut différer jusqu’à 22 ordres de grandeur, et ont démontré que les valeurs de champs magnétiques enregistrées étaient cohérentes avec celles fournies par les observations astrophysiques les plus récentes. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives permettant de reproduire, grâce aux lasers de hautes énergies, des phénomènes cosmologiques et de les étudier sur terre, à l’échelle du laboratoire.