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Un sursaut gamma - ou sursaut de rayons gamma (en anglais gamma-ray bursts ou GRB) - est en astronomie une bouffée de photons gamma qui apparaît de manière aléatoire dans le ciel. Il est caractérisé par sa brièveté (de quelques secondes à quelques minutes) et par la forme particulière de sa courbe de lumière.

Les scientifiques font l'hypothèse qu'un GRB est généré dans la majorité des cas par l'effondrement gravitationnel d'une étoile géante aboutissant soit à la formation d'un trou noir ou d'une étoile à neutrons (GRB longs), soit à la fusion de deux étoiles à neutrons binaires (GRB courts).

Découverts accidentellement en 1967 et ne commençant à être expliqué qu'au milieu des années 1990, ce phénomène déclenche l'émission d'un faisceau étroit et symétrique de matière atteignant des vitesses ultra-relativistes. Observés au rythme moyen d'un sursaut par jour, les sursauts gamma puisent leurs sources dans d'autres galaxies et constituent les événements les plus lumineux de l'Univers.
 

Un mini sursaut Gamma recréée en laboratoire

C'est un tel phénomène que pensent avoir recréé en laboratoire une équipe de chercheurs, ayant publié récemment un article dans Physical Review Letters (référencé ci-dessous) sur ce sujet.

Comme l'observation précise et la compréhension d'un sursaut Gamma dans l'univers est encore très difficile, voire impossible, les chercheurs ont décidé de reproduire un des processus supposés être à l'origine d'un GRB.

Les rayonnements émis par un trou noir, à l'origine des GRB, seraient principalement composés d'électrons de matière et de leurs correspondants, des positrons d'antimatière(1). Les positrons sont identiques aux électrons, mais ils ont une charge électrique opposée. Ces rayonnements généreraient de forts champs magnétiques. La rotation des particules autour de ces champs donnerait lieu à de puissantes explosions de rayons gamma. Mais comme indiqué, il est très difficile de vérifier cette hypothèse dans le cosmos.

Dispositf utilisé pour reproduire le phénomène donnant naissaince au GRBL'équipe internationale qui a publié l'article cité a expérimenté l'idée consistant à reproduire le phénomène donnant naissance aux GRB à partir d'une petite source de rayonnements électrons-positrons, afin d'observer comment ces rayonnements évoluent spontanément.


Pour cela, les chercheurs ont utilisé le laser Gemini, hébergé par le Rutherford Appleton Laboratory en Grande Bretagne, laser le plus puissant au monde existant à ce jour.

 
En dirigeant ce laser sur une cible appropriée, ils ont obtenu pendant un temps ultra-court des copies réduites des rayonnements émis par un Trou noir. Ils ont ainsi observé pour la première fois l'auto-génération des champs magnétiques correspondants. Ceci leur a permis de vérifier expérimentalement la pertinence des principales hypothèses théoriques permettant de comprendre la production des GRB à partir des Trous noirs.
 
 

Un apport théorique

L'expérience devrait avoir aussi aussi une importance théorique. La matière composant la Terre est faite essentiellement d'atomes, comportant un noyau positif entouré de nuages d'électrons négatifs.
C'est la dynamique des électrons, beaucoup plus légers que les noyaux qui est à la source de la lumière ou des champs magnétiques. Par contre, un rayon composé d'un électron et d'un positron, tous deux de masse identique, donne un aperçu sur ce que serait un monde constitué de matière et d'antimatière.


De nombreuses expériences très innovantes pourraient donc être conduites en utilisant le modèle proposé pour expliquer la génération des GRB à partir des trous noirs.

Jean-Paul Baquiast



 

 

puce note Notes
(1) L'antimatière et la matière s'annihilent spontanément. Néanmoins, avec certains précautions, il est possible de conserver pendant un certain temps des particules d'anti-matière. Le CERN réalise de nombreuses expériences intéressant l'antimatière.
puce note Sources
"Experimental Observation of a Current-Driven Instability in a Neutral Electron-Positron Beam", par J. Warwick, T. Dzelzainis, M. E. Dieckmann, W. Schumaker, D. Doria, L. Romagnani, K. Poder, J. M. Cole, A. Alejo, M. Yeung, K. Krushelnick, S. P. D. Mangles, Z. Najmudin, B. Reville, G. M. Samarin, D. D. Symes, A. G. R. Thomas, M. Borghesi, and G. Sarri
Phys. Rev. Lett. 119, 185002 – Publié le 3 november 2017
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