Vous êtes probablement familier avec les lasers et vous pourriez même avoir un pointeur laser qui traîne à la maison qui s’adapte bien dans vos mains. Mais maintenant, imaginez un laser de la taille de trois terrains de football (américains). Assez difficile à imaginer, non? Cet énorme laser existe cependant. Il vit dans le bel état de Californie dans le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory. Le NIF est la plus grande installation laser au monde et compte près de 40 000 optiques et 192 faisceaux laser.
Pourquoi les scientifiques ont-ils créé un laser aussi puissant? Eh bien, ils veulent créer des conditions extrêmes, tout comme les conditions dans le noyau du Soleil. Ils veulent exploiter le pouvoir de la fusion, le processus qui alimente notre Soleil et d’autres étoiles, afin de créer de l’énergie «propre» pour fournir de l’électricité à notre monde.
Dans une réaction de fusion, de petits noyaux sont réunis pour former des noyaux plus lourds. Au centre de notre Soleil, il y a des types d’hydrogène connus sous le nom de deutérium et de tritium qui se combinent pour produire de l’hélium, un neutron et de l’énergie. Le deutérium et le tritium sont comme l’hydrogène sauf qu’ils ont un neutron supplémentaire ou deux.
Le deutérium et le tritium fusionnent pour former de l’hélium, un neutron et de l’énergie.
Si vous deviez mettre les réactifs et les produits d’une réaction de fusion sur une balance, vous verriez que les réactifs pesaient plus que les produits. Alors, où va cette masse? C’est là que la fameuse équation d’Einstein, E = mc ^ 2, entre en jeu. Cette équation nous dit que la masse et l’énergie sont interchangeables. En conséquence, cette masse «manquante» n’est pas réellement manquante, mais a été convertie en énergie sous forme de rayonnement. C’est cette énergie que les scientifiques veulent exploiter et convertir en électricité.
Recréer la fusion dans le laboratoire est cependant un défi. La fusion est un processus qui ne peut se produire que dans des conditions extrêmes de températures et de pressions élevées. C’est parce que les noyaux sont chargés positivement et se repoussent. Donc, si vous voulez qu’ils fusionnent, vous devez surmonter cette force répulsive connue sous le nom de force de Coulomb. Les conditions de températures élevées signifient que les noyaux ont une énergie cinétique suffisante pour surmonter cette répulsion et cette fusion.
Avec les lasers, les scientifiques peuvent recréer des réactions de fusion qui se produisent dans le centre du Soleil et créer les conditions les plus extrêmes sur Terre. Avec le plus grand laser du monde, vous pouvez créer des températures de plus de trois millions de degrés Celsius. A cette température, les atomes ne peuvent plus exister. Les électrons sont dépouillés de leurs noyaux respectifs et il vous reste une soupe d’ions et d’électrons – c’est un plasma, le quatrième état de la matière.
Au NIF, 192 faisceaux laser de grande puissance sont focalisés sur une petite cible qui se vaporise et se transforme en plasma. Cette petite cible cylindrique, connue sous le nom de hohlraum, contient du deutérium et du tritium qui, lorsqu’elle est chauffée avec les 192 faisceaux laser, se transforme en un four à rayons X. La cible implose et le deutérium et le tritium sont chauffés et comprimés à des températures et pressions incroyables qui les amènent à fusionner. Si cela est fait correctement, cette réaction de fusion pourrait être auto-entretenue et l’énergie produite par la réaction sera plus grande que les pertes, une condition connue sous le nom d’inflammation. D’où la raison pour laquelle le NIF est connu sous le nom de National Ignition Facility.
Bien que le NIF ne soit pas encore parvenu à l’allumage, les scientifiques travaillent très fort pour y parvenir et peut-être qu’un jour, notre électricité proviendra de réactions de fusion «artificielles».