Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Κιούσου, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Οσάκα, χρησιμοποίησαν λέιζερ υψηλής ισχύος για να αναπαραγάγουν το φαινόμενο της μαγνητικής επανασύνδεσης σε ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review E από την ομάδα του Taichi Morita.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι ο ρυθμός της ταχείας μαγνητικής επανασύνδεσης καθορίζεται από τη τοπική φυσική της περιοχής επανασύνδεσης και όχι από τις ιδιότητες του γύρω πλάσματος.
Πειραματική διάταξη και παρατηρήσεις
Η μαγνητική επανασύνδεση συμβαίνει όταν οι μαγνητικές γραμμές αντίθετης κατεύθυνσης σε ένα αγώγιμο πλάσμα διακόπτονται και ενώνονται εκ νέου, απελευθερώνοντας τεράστια ποσά αποθηκευμένης ενέργειας. Το φαινόμενο αυτό θεωρείται ο βασικός μηχανισμός πίσω από τις ηλιακές εκλάμψεις και τις υποκαταιγίδες στη μαγνητόσφαιρα της Γης.
Για τη μελέτη του φαινομένου, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το λέιζερ Gekko-XII στην Οσάκα:
- Στόχευσαν με δέσμες λέιζερ δύο διαφορετικά σημεία σε έναν στόχο άνθρακα, δημιουργώντας δύο διαστελλόμενα νεφελώματα πλάσματος.
- Μετέβαλαν την απόσταση μεταξύ των σημείων για να αλλάξουν τη πυκνότητα και το μαγνητικό πεδίο που εισέρχονταν στην περιοχή αλληλεπίδρασης.
- Ανέπτυξαν σύστημα διασποράς Thomson δύο κατευθύνσεων για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, της πυκνότητας και της ροής του πλάσματος.
Σταθεροί ρυθμοί και σημασία των ευρημάτων
Παρά τις σημαντικές διαφορές στις αρχικές συνθήκες και την εξέλιξη του πλάσματος, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι μόλις σχηματιζόταν το στρώμα ρεύματος, οι ρυθμοί επανασύνδεσης παρέμεναν εντυπωσιακά παρόμοιοι.
Παράλληλα, η ομάδα κατάφερε να ποσοτικοποιήσει τον τρόπο με τον οποίο η αποθηκευμένη μαγνητική ενέργεια κατανέμεται ανάμεσα στη θέρμανση του πλάσματος και την επιτάχυνσή του σε υψηλές ταχύτητες. Τα αποτελέσματα αυτά προσφέρουν πειραματικά δεδομένα για τη βελτίωση των θεωρητικών μοντέλων και των προσομοιώσεων, συμβάλλοντας στην καλύτερη πρόβλεψη των φαινομένων διαστημικού καιρού που επηρεάζουν δορυφόρους, τηλεπικοινωνίες και δίκτυα ηλεκτροδότησης.
