Извършено е първото експериментално измерване на чисти електронни потоци, свързани с магнитното присъединяване, задвижвани от динамиката на електроните в лазерно произведени плазми.
Изследвани са магнитни присъединявания в лазерно произведени плазми, за да се разбере по-добре микроскопичната динамика на електроните, които са от значение за космоса и астрофизичните явления.
Учени от Университета в Осака, в сътрудничество с изследователи от Националния институт за термоядрен синтез и други университети, съобщават за директни измервания на чисти електронни потоци, свързани с магнитното присъединяване, използвайки високомощен лазер, Gekko XII, в Института по лазерно инженерство към Университета на Осака, Япония.
Техните констатации са публикувани на 30 юни 2022 г. в Springer Nature, Scientific Reports.
 Магнитно присъединяване. Източник: NASA/Goddard/Conceptual Image Lab |
Магнитното присъединяване е основен процес в много космически и астрофизични явления като слънчевите изригвания и магнитните суббури, където магнитната енергия се освобождава като плазмена енергия.
Известно е, че динамиката на електроните играе съществена роля в механизма на задействане на магнитното присъединяване. Въпреки това е изключително трудно да се наблюдават малките явления в мащаба на електрони в огромната вселена.
Затова учените създават електрони само за ситуация, директно свързани с магнитно поле в лазерно произведени плазми. Така наречената лабораторна астрофизика позволява на учените да имат достъп до миниатюрна вселена.
„В космическите плазми ключовите фактори понякога се крият в малкия мащаб. Много е трудно да се видят действията им в мащабни космически явления, дори чрез авангардни числени симулации“, обяснява авторът на изследването Тосео Моритака (Toseo Moritaka). „Сега лазерните експерименти могат да организират нов етап, за да хвърлят светлина върху техните действия. Резултатите ще обединят различни наблюдения и симулации от макроскопска и микроскопска гледна точка."
Използвайки колективни измервания на разсейването на Томсън, чистият електронен поток, свързан с магнитното присъединяване на електроните, е измерен за първи път в лазерно произведени плазми.
(а) Схеми на експеримента. Чрез облъчване на пластмасова мишена с лазера Gekko XII се генерира плазмен поток в присъствието на слабо магнитно поле. Слабото магнитно поле се изкривява от динамичното налягане на плазмения поток и се създава антипаралелна магнитна конфигурация. (b) Изглед отгоре на експеримента, показващ в зелено лъча на CTS сондата. Този лъч работи при дължина на вълната от 532 nm, фокусиран е на 5 mm зад целта, с разсеяна светлина, събрана при 90∘. Измереното k е успоредно на x, основната посока на разпространение на лазера. (c) Конфигурацията на първоначалното магнитно поле. (d) Увеличен изглед на (c). Силата на магнитното поле в целта е ∼3 килограма. Пунктираната бяла елипса представлява зрителното поле за образна диагностика. (e) Схематична илюстрация на повторното свързване. Колимираният плазмен поток изкривява почти перпендикулярното магнитно поле и образува X точкатаа. Сините стрелки показват входящите и изходящите потоци на магнитното присъединяване. Кредит: 2022 K. Sakai et al.
„Резултатите от това изследване са приложими не само за космически и астрофизични плазми, но и за магнитно задвижване на космически кораби, както и за термоядрената плазма“, обяснява водещият автор на изследването Ясухиро Курамицу (Yasuhiro Kuramitsu). „Микроскопичната електронна динамика управлява макроскопичните явления, като магнитни присъединявания и безсблъсъчни ударни вълни. Това е уникално и универсално свойство на плазмата, което не се вижда в обикновен газ и течност.“
„Сега можем да се справим с това в лабораторни условия чрез директни локални измервания на плазмата и магнитното поле. Ще се справим с дългогодишни отворени проблеми във Вселената, като ги моделираме в лабораторно. Познаването на природата на плазмите може да ни помогне да разберем например термоядрената плазма."
Справка: Sakai, K., Moritaka, T., Morita, T. et al. Direct observations of pure electron outflow in magnetic reconnection. Sci Rep 12, 10921 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14582-3
Източник: Laser creates a miniature magnetosphere, Osaka University
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари