L'universalité interrompue dans la turbulence plasma
La recherche sur les turbulences hydrodynamiques (HD), sans champs magnétiques, a donné d'importants résultats au cours des dernières années. D'autre part, les progrès dans la compréhension des turbulences magnéto-hydrodynamiques (MHD) ont été limités, principalement en raison du manque de données expérimentales. Pour surmonter la difficulté liée à l'expérimentation des systèmes où s'applique la MHD, les scientifiques ont réalisé des simulations numériques d'une résolution sans précédent. Le projet MHDTURB(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Nonuniversal statistics in MHD turbulence) s'est concentré sur le problème irrésolu de l'universalité dans les turbulences des fluides conducteurs. Même s'il y a des similitudes avec l'HD, la simulation d'états de flux turbulents en MHD nécessitait des modèles hautement compliqués. La complexité est le résultat de la dépendance des conditions initiales et se traduit en une meilleure résolution des simulations numériques qui, à leur tour, requièrent une puissance de calcul importante. L'équipe MHDTURB a réalisé des simulations numériques des turbulences MHD à un niveau supérieur à l'aide des ressources de calcul du Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE). Les résultats montrent différents comportements qui peuvent être observés en fonction des conditions initiales. Les différences identifiées ont été attribuées à des structures qui sont formées. Cependant, lorsque la «puissance» des turbulences est accrue, la transition vers un comportement potentiellement universel peut être observée, de manière similaire avec les flux HD turbulents où les conditions initiales ont tendance à être oubliées. En outre, les résultats de la simulation ont révélé qu'en l'absence de toute perturbation, les symétries ont été préservées aux nombres Reynolds examinés. En présence de la moindre perturbation, certaines symétries étaient interrompues, si toutefois le nombre Reynolds était suffisamment élevé. Les feuilles actuelles formées dans des régions d'interruptions magnétiques se sont révélées responsables de la loi de puissance que suit la distribution d'énergie dans les échelles dans la diminution des flux MHD turbulents. Une autre découverte était que le spectre transitoire apparaissait sous des conditions initiales aléatoires en cas de corrélation étroite entre vélocité et courant. De manière générale, MHDTURB a donné des informations sur les turbulences MHD qui sont établies pour soutenir les études expérimentales de ce phénomène multi-échelle, abondant en astrophysique et en physique des plasmas.
Mots‑clés
Universalité, plasma, turbulence, astrophysique, magnétohydrodynamique, MHDTURB
