Question de béotien

Je m'intéresse à ce qui passe autour du projet ITER et si je comprends bien une des difficultés pour arriver à dompter la fusion nucléaire c'est d'arriver à confiner le plasma. Ma question est:

Est-ce que de nouvelles découvertes en mathématiques sont nécessaires pour aider les physiciens à confiner ces plasmas?

Réponses

  • Demande-leur ... mais à priori, la réponse est "ce serait bien, mais les découvertes ne se décident pas".
  • Réponse de béotien: je crois que les températures atteintes sont telles qu'elles vaporiseraient instantanément tout matériau. A part un champ magnétique intense, je ne vois pas ce qui peut contenir un tel plasma. C'est ce qu'on appelle la technique du "confinement inertiel" je crois.

    Si je me rappelle bien les articles de vulgarisation lus sur le sujet, le principe de la fusion thermonucléaire est le suivant: l'agitation thermique doit être supérieure en intensité aux forces de répulsion qu'exercent entre eux les noyaux d'hydrogène (deutérium et tritium) et qui les empêchent de fusionner.

    Je ne sais pas où en sont les débats entre physiciens. J'ai cru comprendre que certains ne croient pas plus en la fusion thermonucléaire qu'à un ordinateur quantique digne de ce nom (c'est-à-dire capable de faire autre chose que de factoriser 15).

    nb: ci-joint un petit diagramme des familles sur la physique des plasmas et le pdf concerné.

    https://www.lpp.polytechnique.fr/IMG/pdf/m2apim2012.pdf


    ...80058
  • Bonsoir,

    @Stator : ta question est intéressante et assez générale. La physique des plasmas est un domaine plutôt bien maîtrisé mathématiquement mais dont la théorie elle-même prédit les limitations de toute réalisation pratique du confinement inertiel plasmique (technique qui est au cœur de la fusion nucléaire contrôlée).

    En effet, des instabilités électromagnétiques puissantes ont été observées depuis longtemps dans les Tokamaks par les physiciens russes : elles sont l'équivalent des instabilités dites de Rayleigh-Taylor, déjà connues en turbulence et en hydrodynamique. Ici, le plasma chaud et dense, situé au cœur du tore de confinement inertiel (le Tokamak qui sert à fusionner les particules chargées) ne fait pas bon ménage avec le plasma froid et raréfié plus proche des parois du tore.

    Pour prendre une image du domaine aéronautique, on sait assez bien modéliser la turbulence dans un certain nombre de cas, mais n'empêche qu'elle reste un problème à vaincre technologiquement pour optimiser la portance des avions.

    Je peux te donner à ta demande une excellente référence si tu veux t'initier à la physique des plasmas à partir d'un niveau bac S/début de fac.
  • Merci df et Ltav pour ces réponses. Ltav, je veux bien la référence en question. Sinon vous pensez que l'hypothèse de Riemann qui quelque part confine les zéros sur la droite critique x=1/2, zéros qui semblent correspondre à des niveaux d'énergie atomiques, pourrait avoir une interprétation dans la physique des plasmas? C'est très spéculatif comme question et pardon si ça fait un peu crackpot.
  • Bonjour,

    Stator, de rien. La référence est J-M. Rax "Physique des plasmas". Même s'il déclare officiellement s'adresser à des étudiants niveau L3, Master et écoles d'ingénieur, l'auteur est si doué en didactique, s'exprime dans un langage si clair et si soucieux de tout reprendre depuis les bases, tout en allant très loin dans la compréhension des phénomènes, que son livre est accessible à un public beaucoup plus large. À lire comme du gâteau (après, ça reste mon avis). Il m'a été une aide précieuse lors de mon travail sur l'interaction lasers-plasmas. L'auteur a aussi écrit sur les Tokamaks, mais ça c'est pour plus tard.

    Concernant ta question sur le rapport entre la répartition des zéros de la fonction de Riemann et le confinement des plasmas, a priori rien ne les empêche : les liens entre théorie des nombres pure et physique moderne sont de plus en plus pris au sérieux et exploités. Tu pensais peut-être à ce genre de découverte mathématique dans ton premier post. Par contre, il faudrait absolument préciser mathématiquement (pléonasme ?) ton idée mathématique et surtout qu'elle ait des implications technologiques pour avoir une chance d'aider la recherche sur Iter, le laser méga-joules, les Tokamaks, etc.
  • Merci Ltav pour cette référence. Pour le lien avec HR je n'ai aucune idée mais je serai curieux de voir si une démonstration effective de HR et de toutes ses généralisations (qui voudrait dire qu'un ensemble très conséquent de zéros pouvant peut-être modéliser quelque chose ressemblant à un plasma serait confiné) pourrait avoir des implications technologiques sur la fusion.
  • Ce serait très intéressant, Stator. En tout cas, tu remarqueras que les mathématiciens ont déjà tiré de nombreuses conséquences de RH sans attendre sa démonstration éventuelle. Ils anticipent ainsi le futur, comme ce que font unanimement les États empruntant aux banques centrales. Tant pis s'ils se retrouvent en défaut au moment de rembourser, les conséquences seront heureusement moins graves qu'en économie. Tu peux donc déjà réfléchir à ton idée.
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