Rayons X ultra-brillants grâce à la mousse d’argent

Une innovation révolutionnaire au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a combiné des lasers haute puissance avec une mousse métallique ultralégère en argent pour créer la source de rayons X la plus brillante jamais enregistrée, avec une intensité deux fois supérieure à tout ce qui avait été réalisé auparavant.

Applications des rayons X ultra-brillants

Bien que les rayons X ultra-brillants ne soient pas utiles dans la vie quotidienne, ils jouent un rôle crucial dans la recherche avancée. Leurs applications incluent l’étude de la structure atomique des matériaux, l’observation en temps réel des réactions chimiques, la production d’images détaillées d’échantillons biologiques et l’analyse de molécules complexes.

Ces rayons X exceptionnellement brillants sont particulièrement importants dans des installations comme le LLNL, qui mène des recherches de pointe sur la fusion nucléaire. Au-delà de l’exploration scientifique, ces études ont des applications pratiques, telles que le développement de réacteurs à fusion et la garantie de la sécurité et de la fiabilité de l’arsenal nucléaire des États-Unis.

Le principal avantage de ces rayons X réside dans leur résolution extrêmement élevée, ce qui les rend idéaux pour examiner des matériaux très denses, comme les plasmas générés lors de la fusion par confinement inertiel. Dans ce processus, des faisceaux laser à haute énergie bombardent des pastilles de deutérium et de tritium. Fait intéressant, les chercheurs du National Ignition Facility (NIF) utilisent les mêmes super-lasers conçus pour la recherche sur la fusion pour produire cette nouvelle lumière de rayons X ultra-brillante.

Une nouvelle approche pour générer des rayons X.

Traditionnellement, les rayons X, comme ceux utilisés dans les cabinets dentaires, sont générés en bombardant une cible métallique avec un faisceau d’électrons. Cependant, ce nouveau système remplace le faisceau d’électrons par un laser et utilise une cible métallique spéciale faite de mousse d’argent.

Les chercheurs créent cette mousse, la façonnant en cylindres de 4 mm de large à l’aide de nanofils d’argent suspendus dans un moule spécial. Après avoir subi un processus de séchage supercritique pour éliminer la solution, le résultat est une mousse métallique avec seulement un millième de la densité de l’argent ordinaire, soit une densité comparable à celle de l’air.

Pourquoi utiliser de l’argent “duveté” ?

La structure très poreuse de la mousse d’argent permet à la chaleur de s’écouler beaucoup plus rapidement à travers elle. En conséquence, l’ensemble du cylindre peut chauffer uniformément en seulement 1,5 milliardième de seconde.

Le résultat est une source de rayons X avec une énergie dépassant 20 000 électrons-volts. Bien que cela puisse sembler faible à l’échelle quotidienne, c’est extrêmement significatif dans le domaine de la physique nucléaire.

Selon les chercheurs du LLNL, cette nouvelle technologie de rayons X ne se contentera pas de approfondir notre compréhension des processus de fusion, mais permettra également d’étudier les plasmas métalliques chauds et brillants produits, qui existent loin de l’équilibre thermique.

Ces résultats signifient que nous devons repenser nos hypothèses sur le transport de la chaleur et la manière dont nous le calculons dans ces plasmas métalliques particuliers, a déclaré Jeff Colvin, un scientifique du LLNL.

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Lire l’article original sur :  New Atlas

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