La Z machine

[fabinoo]

Existe t'il un organisme capable de collecter les fonds et de lancer des recherches pour batir autour de la Z-Machine toute "la plomberie qui va bien"

Si ça a la moindre chance d'être viable, il y a des tas d'organismes pour s'occuper de ça, sans que personne leur demande rien : le Pentagone, par exemple.

[GillesH38]

Ben oui, je ne vois pas ce qui empeche les chercheurs de se lancer la dedans, si c'est interessant. Mais franchement je ne vois pas trop comment le principe est généralisable à une centrale produisant des GW en continu.

[energy_isere]

le site officiel de la Z machine par le labo qui l' a concu ( Laboratoire US Sandia) http://zpinch.sandia.gov/ (pas terrible pour le moment)

et la press release officielle de Sandia datée du 8 Mars 2006 qui annonce avoir obtenu 2 milliards de degré (oui 2 milliards, pas 2 millions )

ici : http://www.sandia.gov/news-center/news- ... utput.html

ce qu'il faut bien avoir à l' esprit est que ce programme de recherche est financée par les militaires US afin d' avoir une source de rayons X extrémement puissante pour voir l' effet sur le stockage des tetes nucléaires, et valider les codes de calculs pour la simulation.

The very high radiation output also creates new experimental environments to help validate computer codes responsible for maintaining a reliable nuclear weapons stockpile safely and securely — the principal mission of the Z facility.

il est donc évident que si il y avait un effet physique nouveau interessant, les militaires US auraient pas trop de mal à garder pour eux l' avance technologique obtenue.

Mais je ne doute pas que les Russes lancent un programme de toute urgence pour les doubler. (Les Russes ont d' excellents physiciens).

1.8 millions de degré avait déja été obtenu dés 1998 ( http://www.sandia.gov/media/z290.htm ) par ce labo.

Pour ceux qui veulent lire en Francais (sur futura science) : http://www.futura-sciences.com/news-z-m ... s_8419.php

en Anglais sur Wikipédia : http://en.wikipedia.org/wiki/Z_machine

[Schlumpf]

c'est bien joli tout ca. Mais le bazar rejette "Z releases 80 times the world's electrical power usage for a few trillionths of a second. "

... Et vous la stockez comment l'énergie produite ?

[energy_isere]

c'est bien joli tout ca. Mais le bazar rejette "Z releases 80 times the world's electrical power usage for a few trillionths of a second. "

... Et vous la stockez comment l'énergie produite ?

ca ne représente que quelques mégaJoules si tu lit bien. (eh Oui quelques nanosecondes, c'est pas long).

en effet 300 TeraWatt x 10 nanosecondes = 300.10^12 x 10.10 ^-9 = 3000. 10^3 = 3 megaJoules

Ca correspond aussi à un peu moin de 1 kiloWatt pendant 1 heure (3.6 mégaJoule).

Tout ca se dissipe vite en energie calorifique.

[Schlumpf]

ca c'est sür que ca se dissipe bien. Mais la question c'etait comment la stocker pour en faire profiter un réseau par exemple. Je vois pas bien comment utiliser efficacement cette énergie énorme. Si c'est pour mettre 300 TW sur 10 nanosecondes dans le réseau électrique, c'est juste bon pour faire sauter tous les disjoncteurs du monde entier...

[sceptique]

Et puis cette énergie, c'est exactement (aux pertes près) celle que l'on a injecté dans la machine, non ?
"a few trillionths of a second" cela fait 10^-12 et non 10^-9 ?
donc dans le calcul de energy_isere il faut diviser par mille. Soit 3 kJ.

[sceptique]

Wait and See

[thorgal]

juste pour remettre quelque peu les ordres de grandeurs en place :

2 milliards de degrés K (température atteinte par la Z machine), ça donne ceci en une unité d'énergie un peu plus commode :

E = T x kB (T = température = 2e9 K, kB = constante de Boltzmann = 1.38e-23)
si on veut exprimer en MeV (méga électron-volt), alors :
E = T x kB / 1.6e-13 (car 1.6e-19 C = charge élémentaire). Donc :
E = 2e9 x 1.38e-23 / 1.6e-19 = 0.172 MeV ou bien 172 KeV.

Je ne suis pas spécialiste en plasma mais ça m'a l'air très chaud. Seulement, cette température, c'est rien en comparaison de ce qu'on produit dans les collisioneurs d'ions lourds. Certes, la quantité de matière est bien moindre et le temps de vie de l'épisode chaud est encore plus court (10e-21 à 10e-23 seconde) mais la température atteint des valeurs de 100 MeV voire 200 MeV dans le cas du plasma de quarks et gluons, soit 1000 fois plus chaud (autre type de plasma, bien plus difficile à obtenir). Pour la Z machine, on reste dans l'état hadronique. Son intérêt réside dans la caractère macroscopique de la matière portée à chaud. Car franchement, ces températures, on sait faire depuis longtemps, mais dans des limites microscopiques (cf. les expériences pionnières du CERN et de l'AGS à BNL dans le domaine des ions lours y a ... 30 ans! on atteignait avec fiereté à l'époque les températures de 1 MeV soit 5 à 10 fois plus chaud que la Z machine).

Certains pensent pouvoir utiliser la Z machine pour déclencher la réaction de fusion 11B + H -> 3He (oui, c'est bien de la fusion ) qui ne peut survenir qu'à partir de 100 KeV je crois (cf. Focus Fusion, d'ailleurs, l'équipe de FF va tenter une série d'expériences avec le ... Chili , ils ont en tout cas obtenu un amendement US spécifiant que la FF est une fusion aneutronique, ce qui change bcp la perception de la FF chez les environnementalistes, qui y seront peut-être plus favorables).

Si vous voulez mon avis, regardez ça comme de la recherche fondamentale. Et peut-être que ça aboutira vers des applications civiles mais ne portez pas trop d'attention aux articles sensation soit-disant vulgarisateurs. Seule la littérature spécialisée mérite réflexion et discussion.

[fabinoo]

En gros, on a une machine qui restitue très brutalement l'énergie qu'on y a injectée.
Et dans quel domaine principal a-t-on intérêt à avoir des systèmes capables de dégager de grosses quantités d'énergies dans un délai très court ?

[GillesH38]

Certains pensent pouvoir utiliser la Z machine pour déclencher la réaction de fusion 11B + H -> 3He (oui, c'est bien de la fusion ) qui ne peut survenir qu'à partir de 100 KeV je crois...

On parle de fusion, mais c'est vrai que c'est plutot de la fission! y a pas de difference fondamentale avec n + U -> fragments en fait. l'énergie est libérée parce que l'helium est plus stable que les noyaux immédiatement suivants (B et Be).

Sauf que ce n'est pas une réaction en chaine, donc comme la fusion c'est thermonucléaire.Le terme le plus exact est fission thermonucleaire non?

[thorgal]

Et dans quel domaine principal a-t-on intérêt à avoir des systèmes capables de dégager de grosses quantités d'énergies dans un délai très court ?

héhé, ouais, ça a l'air bien puéril à 1ère vue ...

Le temps très court n'est pas qqchose que l'on programme dès le départ. Il reflète juste la nature des mécanismes physiques en jeu. Par exemple, dans les collisions d'ions lourds, vue la taille des ions et la vitesse de collision, ça ne peut être que TRÈS court, pas le choix. Le temps de refroidissement de la zone chaude ne dépasse pas quelques dizaines (ou au max centaines) de fm/c à tout casser (1 fm/c = 1e-15 m / 3e8 ms-1 ~ 3.3e-24 seconde) . Fabinoo, l'intérêt ne réside pas dans la chaleur dégagée dans un temps très court, il réside dans le fait que la matière chaude exhibe des propriétés différentes (état excité de la matière) qui permettent d'extrapoler ce qui se passe dans (par exemple) les étoiles à neutrons, les 1ères fractions de secondes du big-bang (si on croit au big-bang ), etc. Je l'ai déjà dit kekpar sur le forum, on cherche établir l'équation d'état de la matière nucléaire (le diagramme de phase). On sait comment la matière change de phase à température plus ou moins ambiante mais on sait moins ce qui se passe quand la température est telle qu'elle pourrait faire fondre la structure hadronique même. Qualitativement, voici les transitions de phases que l'on connait et/ou souhaite observer :

solide <-> liquide <-> gaz neutre <-> gaz chargé (plasma ionique) <-> gaz de hadrons (plasma hadronique) <-> plasma quarks-gluons (plasma partonique)

Maintenant, il faut mettre des températures sur les flêches, et déterminer si la transition de phase est d'ordre 1 ("brutale", marquée par une discontinuité dans le diagramme des phases, cf. chaleur latente) ou 2 (continue, pas de discontinuité entre les différentes phases).

L'équation d'état de la matière nucléaire s'intéresse donc en ce moment à la dernière transition de phase (hadrons <-> partons). Il y a bien entendu un tas d'états intéressants entre les grands groupes de phase que j'ai cités ici, par exemple les excitations du noyau (résonances multipolaires, etc). Bref, l'intérêt ici est de confirmer la validité de la chromodynamique quantique (QCD en bref). QCD est encore pas très bien maîtrisée théoriquement. Ces expériences servent à mieux cerner les limites de QCD. Tout cela découle du succès de QED (electrodynamique quantique), du succès des théories de Yang-Mills (théories de jauge) et du modèle théorique des quarks (qui à l'origine était une astuce plus mathématique que physique pour expliquer classifier le bestiaire très peuplé des particules dites élémentaires, qui commençait sérieusement à friser la surpopulation, sans aucune explication adéquate).

Conclusion : l'intérêt de ces expériences est donc surtout fondamental, rien à voir avec les préoccupations énergétiques industrielles. Mais en ce moment, y a feu à la baraque ... alors on a tendance à regarder à travers cette lorgnette déformante toute avancée fondamentale ...

[fabinoo]

C'était pas au côté puéril auquel je pensais.
Le principal domaine où on a besoin de dégagements d'énergie importants dans des temps très courts, c'est le domaine militaire.

[thorgal]

oui, mais ce que je n'ai pas mentioné, c'est que pour pouvoir accomplir ces expériences, il faut un max d'énergie en input ... ce qui m'inquiète un peu pour le LHC et les gens qui parlent déjà d'un successeur encore plus pharaonique. Non, l'armée ne pourra jamais utiliser ce genre de chose dans l'état actuel des connaissances. Je vois pas comment l'armée pourrait faire fonctionner un accélérateur-collisionneur demandant un max de gens performants, des scientifiques collaborant, et surtout en considèrant ceci :

l'énergie entre deux ions d'or dans le collisioneur RHIC produit autant d'énergie que ... la collision entre 2 moustiques Evidemment, vue la taille des ions d'or et celle des moustiques, c'est en fait très impressionant! comparé maintenant aux bombes traditionnelles, hum ...

bref, cette technologie est tout à fait inutilisable par l'armée, c'est clair et net rien que 5mn de faisceau, aux conditions idéales (intensité, focalisation, vitesse et guidage par champ magnétique quadri- voire octupolaire, tout ça à des températures ultra-basses et sous vide) demande tellement de logistique et d'énergie (électricité, champs magnétiques intenses, circuits de refroidissement, etc, etc) que c'est même pas la peine d'y penser.

[sceptique]

@thorgal
Explications très intéressantes !