Теперь ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США сделали важный шаг к решению, как описано в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature Communications. В ходе исследования, проведенного в рамках эксперимента по магнитному воссоединению (MRX) в PPPL, ученые не только определили, как происходит загадочное преобразование, но и экспериментально измерили количество магнитной энергии, которая превращается в энергию частицы.
Исследование показало, что пересоединение преобразует около 50 процентов магнитной энергии, при этом одна треть конверсии нагревает электроны, а две трети ускоряет ионы — или атомные ядра — в плазме. В больших телах, таких как Солнце, такая преобразованная энергия может равняться мощности миллионов тонн тротила.«Это важная веха для нашего исследования», — сказал Масааки Ямада, главный исследователь MRX и первый автор статьи Nature Communications. «Теперь мы можем видеть полную картину того, какая часть энергии идет на электроны, а какая — на ионы в прототипном слое пересоединения».
Полученные данные также позволили предположить процесс, с помощью которого происходит преобразование энергии. По словам исследователей, воссоединение сначала приводит в движение электроны и заряжает их энергией, и это создает электрически заряженное поле, которое «становится основным источником энергии для ионов», — сказал Джонсу Ю, научный сотрудник PPPL и соавтор статьи. В работе также приняли участие физики Хантао Джи и Рассел Кулсруд, а также докторанты Джонатан Джара-Альмонте и Клейтон Майерс.
В случае подтверждения данными космических исследований результаты PPPL могут помочь решить многолетние вопросы и принести практическую пользу. Это может включать лучшее понимание геомагнитных бурь, что может привести к заблаговременному предупреждению о возмущениях и улучшенной способности справляться с ними.
Исследователи могут отключать чувствительные инструменты на спутниках связи, например, чтобы защитить инструменты от повреждений.Команда PPPL будет с нетерпением наблюдать за миссией с четырьмя спутниками, которую НАСА планирует запустить в следующем году для изучения пересоединения в магнитосфере — магнитного поля, которое окружает Землю.
Команда планирует сотрудничать с предприятием под названием Magnetospifer Multiscale (MMS) Mission, предоставляя ему данные MRX. Зонды MMS могут помочь подтвердить выводы лаборатории.
Работа поддержана Управлением науки Министерства энергетики США.