Настолен метод за генериране на мегасилни магнитни полета

Ваня Милева Последна промяна на 18 юли 2025 в 00:00 119 0

Концептуална илюстрация на имплозия на микротръбички с лопатки (BMI - bladed microtube implosion). Вътрешни лопатки, подобни на трион, върху цилиндричната мишена индуцират извън оста заредени потоци под ултраинтензивно лазерно облъчване, задвижвайки силни

Кредит Masakatsu Murakami
Концептуална илюстрация на имплозия на микротръбички с лопатки (BMI - bladed microtube implosion). Вътрешни лопатки, подобни на трион, върху цилиндричната мишена индуцират извън оста заредени потоци под ултраинтензивно лазерно облъчване, задвижвайки силни контурни токове и генерирайки почни мегатеслови магнитни полета.

Нов метод за генериране на ултрасилни магнитни полета от астрофизичен мащаб е разработен от изследователи от Университета в Осака.

Техният подход използва лазерно задвижвани имплозии на микротръби с вътрешна структура с остри лопатки, подобни на трион, и постига напрегнатост на полето, приближаваща се до 1 мегатесла, което е голям пробив в науката за плазмата и силните магнитни полета.

Мегатеслата (МТ) са единица за плътност на магнитния поток, която е 1 000 000 пъти по-голяма от основната единица в системата SI, 1 Тесла. Магнитът за хладилник обикновено има сила на магнитното поле около 0,005 Тесла Това е значително по-слабо от магнитното поле на ЯМР апарат (около 1,5 до 3 Тесла), но много по-силно от магнитното поле на Земята - около 0,00005 Тесла или 50 микротесла (µT). Магнитни полета от около 1 мегатесла могат да се намерят около неутронни звезди и висикоенергийните струи (джетове), изхвърляни от черните дупки. Полето на магнетара e от 1010 Tесла

Ултрасилните магнитни полета, приближаващи се до мегатеслов мащаб са сравними с тези на силно магнитните неутронни звезди. Досега те са демонстрирани на теория с помощта на компактна, лазерно задвижвана установка.

Екипът, ръководен от професор Масакацу Мураками (Masakatsu Murakami) от Университета в Осака, е предложил и симулирал уникална схема, която използва кухи цилиндри с микронен размер с вътрешни лопатки, за да постигне тези нива на полето. Изследването е публикувано в списание Physics of Plasmas.

Техниката, наречена имплозия на микротръбички с лопатки (BMI - bladed microtube implosion), разчита на насочване на ултраинтензивни, фемтосекундни лазерни импулси към цилиндрична мишена с вътрешни лопатки, подобни на трион. Тези лопатки карат имплодиращата плазма да се завихря асиметрично, генерирайки циркулиращи токове близо до центъра.

Полученият контурен ток самосъгласувано произвежда интензивно аксиално магнитно поле, надвишаващо 500 килотесла, приближаващо се до мегатеслов режим, като не е необходимо външно приложено начално поле.

Този механизъм се различава много от традиционната магнитна компресия, която разчита на усилване на първоначално магнитно поле. В BMI полето се генерира от нулата – задвижвано единствено от лазерно-плазмени взаимодействия. Освен това, мишената включва структури, които нарушават цилиндричната симетрия, но могат да се генерират стабилни високи магнитни полета.

Процесът образува обратна връзка, в която потоци от заредени частици – съставени от йони и електрони – усилват магнитното поле, което от своя страна ограничава тези потоци по-плътно, допълнително усилвайки полето.

Концепция на художник за неутронната звезда Swift J1818.0-1607. Кредит: OzGrav/Carl Knox

"Този подход предлага мощен нов начин за създаване и изучаване на екстремни магнитни полета в компактен формат", довелен е проф. Мураками. "Той създаваа експериментален мост между лабораторните плазми и астрофизичната вселена."

Потенциалните приложения включват:

  • Лабораторна астрофизика: имитиране на силно магнитни джетове и вътрешности на звезди
  • Лазерен синтез: усъвършенстване на схемите за бързо запалване с протонен лъч
  • Квантова електродинамика с високо поле: изследване на нелинейни квантови явления

Симулациите бяха проведени с помощта на напълно релативистичния EPOCH код на суперкомпютъра SQUID в Университета в Осака. Изграден е и поддържащ аналитичен модел, който разкрива основните закони за мащабиране и стратегиите за оптимизация на целите.

Справка: D. Pan et al, Gigagauss magnetic field generation by bladed microtube implosion, Physics of Plasmas (2025). DOI: 10.1063/5.0275006

Източник: Blades of light: A tabletop method for generating megatesla magnetic fields, University of Osaka

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !