Le strutture magnetiche risultanti da un'instabilità del plasma predetta dal fisico Erich Weibel circa 50 anni fa sono state evidenziate su scale sorprendentemente grandi in un plasma guidato dal laser nella prestigiosa rivista Fisica della natura . Si prevede che questa instabilità operi anche in ambienti astrofisici in cui è ritenuta responsabile dell'accelerazione dei raggi cosmici e dell'emissione di fotoni gamma nei famosi "lampi di raggi gamma".

Julien Fuchs, laureato presso l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) e ricercatore presso il Laboratoire pour l'utilisation des laser intenses (LULI) in Francia, Professore INRS Patrizio Antici, uno specialista in accelerazione di particelle guidata dal laser, e il professore emerito dell'INRS Henri Pépin sono riusciti a misurare i campi magnetici prodotti dalle instabilità di Weibel all'interno di un plasma guidato da laser, un gas ionizzato. I loro risultati sono stati pubblicati il ​​1 giugno in Fisica della natura .

I ricercatori hanno utilizzato la tecnica della radiografia protonica per visualizzare questo fenomeno estremamente veloce. "I nostri protoni accelerati dall'interazione laser-plasma sono in grado di acquisire una sequenza di immagini di fenomeni elettromagnetici molto veloci, della durata di pochi picosecondi e con una risoluzione di pochi micron. Questo ci permette di sondare le instabilità con una precisione ineguagliata da altre tecniche di imaging, "riferisce Patrizio Antici, che ha svolto la sua tesi sotto la supervisione del professor Fuchs, stesso in precedenza sotto la direzione del professor Pépin.

Queste tre generazioni di ricercatori hanno ricreato in laboratorio un "modello su piccola scala" di fenomeni astrofisici irradiando un bersaglio con un laser intenso. Le fluttuazioni magnetiche generate dall'interazione possono essere sondate dai protoni su una serie di film sensibili, producendo una sequenza di immagini che mostrano l'evoluzione temporale delle strutture magnetiche.

L'interpretazione e la modellazione di queste strutture sono state condotte da Laurent Gremillet e Charles Ruyer, fisici del Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Dopo diversi anni di duro lavoro, combinando modelli teorici e simulazioni numeriche avanzate, hanno evidenziato la crescita di due varianti dell'instabilità di Weibel a seconda della regione del plasma in cui si sviluppano.

Con laser più potenti, i ricercatori saranno in grado di riprodurre e analizzare fenomeni astrofisici ancora più estremi con una risoluzione senza rivali.