През 1998 г. списание Nature публикува писмо, в което се заключава, че мистериозен сигнал, открит при анализа на поляризацията на слънчевата светлина, предполага, че слънчевата хромосфера (важен слой на слънчевата атмосфера) е практически немагнетизирана, което е в пълно противоречие с установените възгледи.
Този парадокс мотивира лабораторни експерименти и теоретични изследвания, които вместо да дадат решение, повдигат нови въпроси и дори карат някои учени да поставят под въпрос квантовата теория за взаимодействието материя-лъчение.
Сега изследователи от Istituto Ricerche Solari (IRSOL) в Локарно-Монти в Швейцария откриха решението на този интригуващ парадокс, отваряйки нов прозорец за изследване на неуловимите магнитни полета на слънчевата хромосфера в настоящата нова ера на слънчеви телескопи с голяма апертура.
Техните констатации са публикувани в Physical Review Letters.
Преди двадесет и пет години бе открит загадъчен сигнал при анализ на поляризацията на слънчевата светлина с нов инструмент, Zurich Imaging Polarimeter (ZIMPOL), разработен в Швейцарското висше техническо училище в Цюрих (ETH Zurich) и по-късно инсталиран в IRSOL.
Този загадъчен линеен поляризационен сигнал, произведен чрез разсейващи процеси, се появява на дължината на вълната на неутрална натриева линия (т.нар. линия D1), където според квантовата механика такава разсейваща поляризация не трябва да присъства.
Следователно този сигнал е напълно неочакван и неговото тълкуване веднага отваря остър научен дебат.
Мистерията допълнително се увеличава две години по-късно, когато списание Nature публикува обяснение, което предполага, че слоят на слънчевата атмосфера, известен като хромосфера, е напълно немагнетизиран, в очевидно противоречие с установените резултати.
Изследователите смятат, че (извън слънчевите петна) този регион е пронизат от магнитни полета в гаусовия диапазон. Новите открития разкриват сериозен парадокс, който е предизвикателство за слънчевите физици в продължение на много години и дори кара някои учени да поставят под въпрос наличната квантова теория за взаимодействие материя-радиация.
Сега, в статия, публикувана от Physical Review Letters, Ърнест Алсина Балестър (IRSOL, IAC), Лука Белуци (IRSOL) и Хавиер Трухило Буено (IAC) показват решението на този интригуващ парадокс. Констатациите са постигнати чрез най-модерното теоретично моделиране на поляризацията на слънчевата линия D1, включваща три години работа, извършена чрез тясно сътрудничество между Istituto Ricerche Solari (IRSOL) в Локарно-Монти (свързано с USI Università della Svizzera italiana) и групата POLMAG на Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) в Тенерифе.
По-голямата част от светлината, която достига до нас от тихите райони на атмосферата на Слънцето (извън слънчевите петна) е линейно поляризирана. В абсорбционните линии на Слънцето тази поляризация възниква, защото анизотропното излъчващо поле на Слънцето предизвиква в атомите на атмосферата „поляризация на атомно ниво“ - дисбаланси в популациите на поднивата на атомната енергия. Досега поляризацията на една конкретна спектрална характеристика - натриевата D1 абсорбционна линия - може да се обясни само ако основното състояние на натриевите атоми в атмосферата е значително поляризирано. Предполага се обаче, че слънчевите магнитни полета ще разрушат тази поляризация на основното състояние, преди атомите да могат да претърпят прехода, отговорен за спектралната характеристика.
В новия си модел изследователите прилагат наскоро разработена теория за поляризиран радиационен пренос, която, за разлика от по-ранните тълкувания, отчита спектрални вариации в интензитета на светлината в преходите на свръхфината структура на D1 абсорбционната линия. Чрез включването на тези малки вариации (вместо да приема еднаква спектрална интензивност), моделът може да възпроизведе наблюдаваната поляризация на D1 линия дори без поляризация на основното състояние. Това решение на парадокса, казват изследователите, ще позволи нови изследвания на сложния магнетизъм на слънчевата атмосфера.
Изследователите обясняват:
"Този резултат има много важни последици. Разсейващите поляризационни сигнали като този, наблюдаван в линията D1 на натрия, са изключително интересни, защото кодират уникална информация за неуловимите магнитни полета, присъстващи в слънчевата хромосфера. Този ключов интерфейсен слой на слънчевата атмосфера, разположена между подлежащата по-хладна фотосфера и надлежащата корона от милиони градуси, е в основата на няколко трайни проблема в физиката на Слънцето, включително разбирането и прогнозирането на явленията на изригване, които могат силно да повлияят на нашето технологично зависимо общество".
"Известно е, че магнитното поле е основният двигател на зрелищната динамична активност на слънчевата хромосфера, но нашите емпирични познания за неговата интензивност и геометрия все още са до голяма степен незадоволителни. Решението на дългогодишния парадокс на поляризацията на слънчевата линия D1 доказва валидността на настоящата квантова теория за поляризацията на спектралната линия и отваря нов прозорец за изследване на магнетизма на слънчевата атмосфера в настоящата нова ера на слънчеви телескопи с голяма апертура".
Справка: Ernest Alsina Ballester et al, Solving the Paradox of the Solar Sodium D1 Line Polarization, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.081101
Източник:
Researchers solve 20-year-old paradox in solar physics
Università della Svizzera italiana
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари