Les plasmas dans l'Univers

Le terme "Plasma" désigne un gaz ionisé électriquement neutre. Les plasmas sont couramment définis comme le quatrième état de la matière (solides, liquides, gaz, plasmas par ordre croissant de température). Les plasmas constituent environ 99% de l'Univers. Les variations de température et de densité (Fig. II.1) mettent en évidence la multitude de plasmas existant dans l'Univers pour des températures comprises entre 100 et 10$^{8}$ K et de densités entre 100 et 10$^{33}$ particules.m$^{-3}$.

Les plasmas naturels (terrestres ou spatiaux) se retrouvent de façon disparate dans les nébuleuses, dans le nuage d'hydrogène composant le milieu interstellaire, dans les étoiles (du coeur de l'étoile siège de réactions de fusion nucléaires au vent stellaire en passant par l'atmosphère ténue), et dans l'environnement terrestre (ionosphère, magnétosphère, foudre).

Figure II.1: Classement des plasmas spatiaux et terrestres en fonction de la densité et de la température

Depuis le début du XX $^{\textrm{i\\lq eme}}$ siècle, le développement de la physique des plasmas a permis la découverte de nombreuses applications technologiques. On citera les exemples des objets les plus courants tels les "lampes à néon" (tubes à décharge contenant un plasma de gaz rare ionisé), les télévisions à écran plasma, les composants électroniques nécessitant un traitement de la surface par un plasma pour la gravure et le dépôt de film, ou encore les radiocommunications grandes distances utilisant la réflexion d'une onde radiométrique sur l'ionosphère. Les plasmas sont aussi utilisés comme "combustibles" dans les moteurs ioniques : ces moteurs utilisent l'accélération des particules chargées d'un plasma magnétisé plongées dans un champ électrique haute tension pour produire une poussée. Enfin, les plasmas sont au coeur des recherches sur la production d'énergie électrique par fusion thermonucléaire, soit par confinement magnétique (tokamak), soit par confinement inertiel. Les progrès réalisés dans ces domaines ces dernières années sont très prometteurs : le budget énergétique que fournissent ces réactions de fusion est théoriquement considérable par rapport aux méthodes de production actuelles.