_ Studiul de laborator creează artificial magnetosfera pentru a explora excitația spontană a emisiilor de cor

Un câmp magnetic dipol, creat de un curent inelar, este cel mai fundamental tip de câmp magnetic care se găsește atât în ​​laboratoare, cât și în spațiu. Magnetosferele planetare, cum ar fi cea a lui Jupiter, conțin în mod eficient plasma.

Proiectul RT-1 își propune să învețe din natură și să creeze o plasmă de înaltă performanță de tip magnetosferă pentru a realiza energie de fuziune avansată. Simultan, magnetosfera artificială oferă un mijloc de a înțelege experimental mecanismele fenomenelor naturale într-un mediu simplificat și controlat.

Capcana inelă-1 (RT-1) este un aparat experimental situat la Universitatea din Tokyo . Folosind tehnologia supraconductoare la temperatură înaltă, o bobină de câmp dipol este levitata magnetic, permițând desfășurarea experimentelor cu plasmă într-un mediu apropiat de cel al magnetosferei planetare.

Emisia corului în modul fluier, observată în spațiul înconjurător. Pământul, cunoscut sub numele de „Geospațiu”, este un fenomen important care este legat de aurore și vremea spațiului. Emisia corului a fost investigată în mod activ în primul rând prin observații de nave spațiale, studii teoretice și simulări numerice.

În timp ce navele spațiale sunt instrumente puternice pentru studiul mediului spațial real, magnetosfera planetară este un sistem imens și complex care este dificil. a intelege in intregime. De asemenea, nu este ușor pentru ființe umane să manipuleze mediul spațial.

Dimpotrivă, setările de laborator ne permit să creăm un obiect de cercetare simplificat care este extras din proprietățile complexe ale naturii într-un mediu controlat. Prin urmare, se așteaptă ca studiile experimentale să joace un rol complementar în observarea și teoria înțelegerii emisiilor de cor. Cu toate acestea, nu este simplu să se creeze un mediu magnetosferic în laborator. Experimentele de laborator privind emisiile de cor într-un câmp magnetic dipol magnetosferic nu au fost niciodată efectuate până acum.

O echipă de cercetare de la Institutul Național pentru Știința Fuziunii din Toki, Japonia și Școala Absolventă de Științe de Frontieră din cadrul Universității din Tokyo din Kashiwa, Japonia, a efectuat cu succes studii de laborator privind emisia de cor în modul whisler folosind dispozitivul RT-1. Această „magnetosferă artificială” are o bobină supraconductoare cu levitare magnetică pentru a crea un câmp magnetic dipol de tip magnetosferă planetară în laborator.

Folosind tehnologia supraconductoare la temperatură înaltă, o bobină de 110 kg este levitata magnetic într-un vas cu vid. , iar câmpul magnetic generat limitează plasma. Această configurație unică permite funcționarea fără structuri mecanice de susținere a bobinei, făcând posibilă generarea de plasmă într-un mediu asemănător cu cel al unei magnetosfere planetare, chiar și în cadrul unei instalații la sol.

În acest studiu, echipa de cercetare a umplut vasul cu vid al RT-1 cu hidrogen gazos și a injectat microunde pentru a crea plasmă de hidrogen de înaltă performanță, în primul rând prin încălzirea electronilor.

În experimente au fost generate plasme în diferite stări și investigații privind s-au făcut generarea valurilor. În consecință, s-a observat o producție spontană a emisiei corului undei de fluier când plasma conținea un raport considerabil de electroni la temperatură înaltă.

S-au luat și măsurători ale puterii și frecvenței emisiei corului din plasmă, concentrându-se pe densitatea sa și starea electronilor la temperatură înaltă.

Descoperirile, publicate în Nature Communications, au relevat faptul că generarea unei emisii de cor este determinată de o creștere a electronilor la temperatură înaltă, responsabili pentru presiunea plasmatică. În plus, creșterea densității globale a plasmei a avut efectul de a suprima generarea emisiei de cor.

Prin acest studiu, s-a clarificat faptul că emisia corului este un fenomen universal care are loc în plasmă cu electroni de temperatură înaltă într-un câmp magnetic dipol simplu. Proprietățile dezvăluite în experiment, inclusiv condițiile de aspect și propagarea undelor, ne pot îmbunătăți înțelegerea emisiei de cor și a fenomenelor asociate observate în geospațiu.

Undele electromagnetice ale unei emisii de cor au potențialul de a accelera în continuare electronii fierbinți la stări de energie superioară, ducând la formarea de aurore și defecțiuni ale sateliților. Aceste unde electromagnetice, împreună cu particulele energetice, joacă un rol crucial în fenomenele meteorologice spațiale.

În geospațiu, atunci când evenimentele explozive (erupții) au loc pe suprafața solară, ele dau naștere la furtuni magnetice, provocând fluctuații mari. în câmpul electromagnetic și generând cantități mari de particule energetice. Acest lucru nu numai că cauzează defecțiuni ale sateliților și are impact asupra stratului de ozon, dar se știe și că perturbă rețelele de energie și comunicații de la sol.

Odată cu extinderea activității umane de astăzi, înțelegerea fenomenelor meteorologice spațiale a devenit din ce în ce mai importantă. Cu toate acestea, numeroase mecanisme și fenomene din acest domeniu rămân nerezolvate. Rezultatul acestui studiu este de așteptat să contribuie la o mai bună înțelegere a mecanismelor din spatele diverselor fenomene meteorologice spațiale.

În domeniul plasmei de fuziune, care își propune să rezolve în cele din urmă problemele energetice, pierderea de particule și formarea structurii datorită interacțiunii cu undele este una dintre problemele centrale ale cercetării. O înțelegere precisă a interacțiunilor complexe dintre undele excitate spontan și plasmă este esențială pentru realizarea fuziunii.

Fenomenele ondulatorii cu variații de frecvență au fost observate pe scară largă în plasmele la temperatură înaltă pentru fuziune, indicând existența unei fizice comune. mecanism cu emisia corului.

Descoperirile acestui studiu reprezintă un pas înainte în înțelegerea fenomenelor fizice comune întâlnite atât în ​​plasmele de fuziune, cât și în cele spațiale. Se anticipează că cercetările viitoare vor avansa mai mult cu o cooperare sporită între aceste două domenii.>

Undele Whistler sunt una dintre undele fundamentale care se propagă în plasmă. În emisiile de cor observate în jurul geospațiului și al lui Jupiter, evenimentele de fluctuație cu variații de frecvență similare cântecului păsărilor apar în mod repetat. Se crede că acestea sunt strâns legate de aurore și fenomene meteorologice spațiale, cum ar fi producția și transportul de electroni de înaltă energie.

(Fluierul)