Une équipe de recherche japonaise démontre expérimentalement que les fluctuations du plasma de fusion peuvent entraîner un transport de particules vers l'intérieur

Le 3 août 2026, l'équipe de recherche de l'Université de Tokyo (The University of Tokyo) et de l'Institut national de science de la fusion (National Institute for Fusion Science, NIFS), relevant de l'Organisation nationale de recherche en sciences naturelles du Japon, a annoncé avoir directement observé en laboratoire que les fluctuations du champ électrique à basse fréquence dans un plasma à haute température confiné par un champ magnétique dipolaire peuvent transporter des particules vers la région centrale du plasma.

Plasma produit par le dispositif expérimental de dipôle magnétiquement lévité RT-1 (anneau-piège 1)

Vue d'ensemble du dispositif RT-1 (campus de Kashiwa de l'Université de Tokyo)

Cette recherche a été menée à l'aide du dispositif expérimental de dipôle magnétiquement lévité de l'Université de Tokyo, l'anneau-piège 1 (RT-1). Le RT-1 génère un champ magnétique dipolaire semblable à la structure de la magnétosphère terrestre ou jovienne grâce à une bobine supraconductrice en lévitation, formant un plasma à haute température dans la chambre à vide. L'équipe de recherche a utilisé une méthode permettant de mesurer simultanément, avec une haute résolution temporelle, les micro-fluctuations du champ électrique et les fluctuations de densité électronique, puis a analysé la corrélation entre les deux, confirmant que des fluctuations à basse fréquence d'environ 1 kilohertz entraînent un flux de particules traversant les surfaces magnétiques et se déplaçant vers la région centrale à champ magnétique intense.

Transport vers l'intérieur entraîné par les fluctuations à basse fréquence générées au cours du processus d'auto-organisation de la structure à haut β

En règle générale, les fluctuations du plasma sont souvent considérées comme renforçant l'échappement des particules et dégradant les performances de confinement. Cependant, dans la configuration à champ magnétique dipolaire, la théorie prédisait depuis longtemps que les fluctuations pourraient participer à la formation de la structure du plasma, en concentrant les particules vers le centre et en favorisant l'auto-organisation d'un plasma à haute pression et à haut β. Les résultats de cette expérience fournissent une preuve directe de ce mécanisme.

La recherche a également révélé que le transport de particules vers l'intérieur se produit principalement au cours du processus de reformation de la structure de plasma à haute pression après sa perturbation temporaire ; lorsque le plasma atteint un état stable pleinement formé, ce type de transport disparaît presque entièrement. Cela indique que les fluctuations associées ne perturbent pas simplement le plasma, mais jouent un rôle dans la restauration et le maintien de la structure à haute pression.

La méthode du champ magnétique dipolaire est considérée comme l'une des voies avancées de confinement magnétique, distincte du tokamak. L'équipe de recherche estime que ces résultats contribuent à approfondir la compréhension du mécanisme d'auto-organisation du plasma en champ magnétique dipolaire et peuvent fournir une base expérimentale pour les recherches sur les schémas de confinement du plasma de fusion de prochaine génération. Étant donné que cette structure de champ magnétique est similaire à la magnétosphère planétaire, ces résultats pourraient également aider à comprendre les phénomènes de transport de particules dans les magnétosphères de la Terre, de Jupiter et d'autres planètes.

Ces résultats ont été publiés dans la revue *Nuclear Fusion* (Fusion nucléaire), sous le titre « Flux de particules vers l'intérieur induit par les fluctuations du champ électrique à basse fréquence dans la région périphérique d'une configuration à champ magnétique dipolaire ». La recherche a bénéficié du soutien du projet lié à l'objectif 10 du programme « Moon Shot Research and Development » du Cabinet Office japonais ainsi que du programme de recherche collaborative de l'Institut national de science de la fusion.