Пейюн Ши, аспирант-исследователь Университета Западной Вирджинии на факультете физики и астрономии, совершил прорыв в изучении магнитного пересоединения — явления, при котором силовые линии магнитного поля из разных магнитных доменов сходятся вместе и быстро перестраиваются. Оно способно предотвратить разрушение космических штормов на спутниках Земли и системах электросетей.
Для эксперимента Ши использовал лазерную диагностику, требующуюся для исследования плазмы. Лазерные лучи направлялись в диагностический центр, свет рассеивался от электронов. То, как рассеивался свет, дало представление о том, с какой скоростью двигались заряженные частицы. Поскольку температура плазмы превышает 5 537 градусов по Цельсию, лазеры позволили измерить частицы без использования зонда или термометра, которые расплавились бы при таких высоких температурах.
«Это похоже на радарную пушку для частиц», — считают Эрл Ским, директор Центра кинетических экспериментов, теории и физики интегрированных вычислений WVU, и профессор физики Олег Ефименко.
По словам Ши, метод аналогичен эффекту Доплера, который представляет собой увеличение или уменьшение частоты звуковых или световых волн, исходящих от источника, когда наблюдатель движется к источнику или от него. С помощью технологии, доступной в рамках проекта PHASMA, Ши может измерять фактические скорости электронов.
«Наша работа доказывает фундаментальному плазменному сообществу, что усовершенствованная лазерная диагностика может измерять важные кинетические характеристики, недоступные для любой другой традиционной диагностики», — сказал Ши.
Исследование оказывает влияние на прогнозирование явлений космической погоды. Магнитное пересоединение участвует в процессе извержения плазмы на Солнце. Эти извержения могут привести к солнечным вспышкам, которые увеличивают рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, что представляет угрозу для астронавтов на Международной космической станции. Извержения также могут привести к образованию больших масс плазмы, которые перемещаются в космосе и врезаются в магнитосферу Земли. Космические штормы способны нанести ущерб системам спутниковой связи и электросетей на Земле.
«Каждый раз, когда мы узнаем больше о магнитном пересоединении, новой информации находится применение: от космической погоды и термоядерного синтеза до базового понимания того, как устроена Вселенная», — сказал Ским.
Читать далее
Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида
Физики воссоздали способности Т-1000 из «Терминатора-2» в лаборатории
Ученые, возможно, нашли недостающее звено между одноклеточными и клетками человека