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Résultat scientifique | Simulation & modélisation

Une simulation numérique plus précise de l’expérience VKS


​En 2007, l'expérience von-Karman-Sodium (VKS) à Cadarache a montré qu'un champ magnétique macroscopique peut émerger spontanément au sein d'un liquide conducteur turbulent (par effet « dynamo »). De nouvelles simulations à haute définition de VKS soulignent l'influence de la résistivité du liquide et de la nature des turbines qui l'agitent. Un pas de plus pour mieux comprendre l'origine du champ magnétique des étoiles et de certaines planètes.
Publié le 31 mai 2017
​La collaboration VKS (CEA, CNRS, ENS Paris et Lyon) a observé au laboratoire l'effet dynamo. Dans l'expérience, deux pales de turbine, situées de chaque côté d'un cylindre rempli de sodium, mettent en mouvement le liquide conducteur. Au-delà d'un seuil de turbulence, un champ magnétique macroscopique apparaît spontanément. Selon le régime de turbulence obtenu, des inversions du champ magnétique peuvent aussi se produire, comme c'est le cas pour la Terre, à l'échelle géologique, ou tous les onze ans environ, pour le Soleil. Ce résultat a valu à VKS d'être distinguée comme une des expériences les plus importantes des dix dernières années par la revue Physical Review Letters.

De nouvelles simulations numériques de VKS ont été réalisées avec une haute résolution spatiale par une équipe internationale associant l'Iramis et l'Irfu. Elles montrent l'influence de la résistivité du liquide et de la nature des pales de turbines sur la génération du champ magnétique et son caractère directif (collimation). « Nous avons constaté que pour un matériau parfaitement ferromagnétique, il y a une augmentation efficace de la collimation du champ magnétique, favorisant l'émergence du champ, comme l'a montré l'expérience, explique Jacobo Varela, post-doctorant à l'Irfu, aujourd'hui à Oak Ridge National Laboratory (États-Unis). Un matériau parfaitement conducteur, en revanche, affaiblit cette collimation. » Ceci explique pourquoi, dans l'expérience, l'effet dynamo se déclenche plus aisément avec des turbines en fer doux (ferromagnétique).

Les chercheurs poursuivent le développement de leur modèle, pour ajouter notamment la forme des pales, afin de décrire plus fidèlement la géométrie de l'expérience et proposer en retour des optimisations du dispositif expérimental de VKS.

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