A kutatók erős lézereket használnak a mágneses újrakapcsolás tanulmányozására

Képernyőkép a NASA Conceptual Image Lab-jából a „Mágneses újracsatlakozás a Naprendszeren keresztül” témakörben. Mágneses újracsatlakozás akkor következik be, amikor az anti-párhuzamos mágneses mezők – ebben az esetben a napkitörésekben találhatók – ütköznek, megszakadnak és újra beállnak. A folyamat nagy energiájú robbanást hoz létre, amely részecskéket repít át az űrben. Köszönetnyilvánítás: NASA Conceptual Image Lab

A tudósok erős lézersugarak segítségével miniatűr napkitöréseket hoznak létre, hogy tanulmányozzák a mágneses újracsatlakozás folyamatát.

A tudósok tizenkét erős lézersugarat használtak miniatűr napkitörések szimulálására, hogy megvizsgálják a mágneses újracsatlakozás mögött meghúzódó mechanizmusokat, ami egy alapvető csillagászati ​​jelenség.

A közhiedelemmel ellentétben az univerzum nem üres. A „űr hatalmas üressége” kifejezés ellenére az univerzum tele van különféle anyagokkal, például töltött részecskékkel, gázokkal és kozmikus sugarakkal. Bár az égitestek kevésnek tűnhetnek, az univerzum hemzseg a tevékenységtől.

A részecskék és az energia térben való átjutásának egyik ilyen mozgatórugója a mágneses újrakapcsolásnak nevezett jelenség. Ahogy a név is sugallja, a mágneses újracsatlakozás akkor következik be, amikor két anti-párhuzamos mágneses mező – mint két ellentétes irányú mágneses tér – ütközik, megszakad és újra beáll. Bármilyen ártatlannak is hangzik, messze van a békés folyamattól.

„Ez a jelenség az egész univerzumban megfigyelhető. Otthon láthatjuk őket napkitörésekben vagy a Föld magnetoszférájában. Amikor egy fáklya felgyülemlik, és úgy tűnik, hogy a fáklya „megszorul”, az egy mágneses újracsatlakozás” – magyarázta Taichi Morita, a Kyushu Egyetem Műszaki Karának adjunktusa, a tanulmány első szerzője. “Az aurórák valójában a Föld mágneses terének mágneses újrakapcsolásából kilökődő töltött részecskék eredményeként jönnek létre.”

Ennek ellenére a jelenségek mögött meghúzódó mechanizmusok közül sok, annak ellenére, hogy gyakoriak, rejtély. Tanulmányok folynak, mint pl

A műholdak világűrbe küldésének alternatívája a lézerek használata és a plazmaívek mesterséges generálása, amelyek mágneses újracsatlakozást eredményeznek. Megfelelő lézerteljesítmény nélkül azonban az előállított plazma túl kicsi és instabil ahhoz, hogy a jelenségeket alaposan tanulmányozzuk.

„Az egyik létesítmény, amely rendelkezik a szükséges teljesítménnyel, az Osaka Egyetem Lézermérnöki Intézete és a Gekko XII lézerük. Ez egy hatalmas, erős, 12-sugaras lézer, amely elég stabil plazmát képes előállítani a tanulmányozáshoz” – magyarázza Morita. “Az asztrofizikai jelenségek nagyenergiájú lézerekkel történő tanulmányozását “lézer-asztrofizikai kísérleteknek” nevezik, és ez egy fejlődő módszer az elmúlt években.”

Kísérleteik során beszámoltak Fizikai értékelés E, az erős lézereket két plazma mező létrehozására használták anti-párhuzamos mágneses mezőkkel. A csapat ezután egy alacsony energiájú lézert célzott a plazma közepére, ahol a mágneses mezők találkoznak, és ahol elméletileg mágneses újracsatlakozás következik be.

„Lényegében a napkitörés dinamikáját és körülményeit utánozzuk. Azonban az energiahatékony lézer fényének szóródásának elemzésével mindenféle paramétert mérhetünk, kezdve a plazma hőmérsékletétől, sebességétől, ion vegyértékétől, áramerősségétől és plazma áramlási sebességétől” – folytatja Morita.

Az egyik legfontosabb megállapításuk az elektromos áramok megjelenésének és eltűnésének rögzítése volt ott, ahol a mágneses mezők találkoztak, jelezve a mágneses újracsatlakozást. Ezen kívül adatokat tudtak gyűjteni a plazma gyorsulására és melegedésére vonatkozóan.

A csapat azt tervezi, hogy folytatja az elemzést, és reméli, hogy az ilyen típusú “lézer-asztrofizikai kísérletek” könnyebben használhatók majd alternatív vagy kiegészítő módszerként az asztrofizikai jelenségek vizsgálatára.

„Ezzel a módszerrel mindenféle dolog tanulmányozható, például az asztrofizikai lökéshullámok, a kozmikus sugárzás gyorsulása és a mágneses turbulencia. Sok ilyen jelenség károsíthatja és megzavarhatja az elektromos eszközöket és az emberi testet” – összegzi Morita. “Tehát ha valaha is űrhajós faj akarunk lenni, akkor azon kell dolgoznunk, hogy megértsük ezeket a közös kozmikus eseményeket.”

Hivatkozás: T. Morita, T. Kojima, S. Matsuo, S. Matsukiyo, S. Isayama „Lézerrel előállított plazmák öngenerált antiparallel mágneses mezőjében a mágneses újrakapcsolási kutatáshoz használt áramlap- és bipoláris ionáramok detektálása” , R. Yamazaki, SJ Tanaka, K. Aihara, Y. Sato, J. Shiota, Y. Pan, K. Tomita, T. Takezaki, Y. Kuramitsu, K. Sakai, S. Egashira, H. Ishihara, O. Kuramoto, Y. Matsumoto, K. Maeda és Y. Sakawa, 2022. november 10. Fizikai értékelés E.
DOI: 10.1103/PhysRevE.106.055207

A tanulmányt a Japan Society for the Promotion of Science finanszírozta.

Leave a Comment

%d bloggers like this: