Geheimnisse der Sonneneruptionen können jetzt auf der Erde studiert werden

PHYSIK IM THEATER: Die Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum (27.04.2018) (Juni 2019).

Anonim

Sonneneruptionen, kosmische Strahlung und das Nordlicht sind bekannte Phänomene. Aber genau wie ihre enorme Energie entsteht, ist nicht so gut verstanden. Jetzt haben Physiker an der Chalmers University of Technology in Schweden eine neue Methode entdeckt, um diese spektakulären Plasma-Phänomene im Weltraum in einer Laborumgebung zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

"Wissenschaftler versuchen seit einem Jahrzehnt, diese Weltraumphänomene auf die Erde zu bringen. Mit unserer neuen Methode können wir in eine neue Ära eintreten und untersuchen, was bisher unmöglich zu untersuchen war. Es wird uns mehr darüber erzählen, wie diese Ereignisse ablaufen", sagt Longqing Yi, Forscher am Institut für Physik in Chalmers.

Die Forschung betrifft die sogenannte "magnetische Wiederverbindung" - der Prozess, der diese Phänomene hervorruft. Die magnetische Wiederverbindung bewirkt eine plötzliche Umwandlung der im Magnetfeld gespeicherten Energie in Wärme und kinetische Energie. Dies geschieht, wenn zwei Plasmen mit antiparallelen Magnetfeldern zusammengeschoben werden und die Magnetfeldlinien konvergieren und wieder verbinden. Diese Wechselwirkung führt zu heftig beschleunigten Plasmateilchen, die manchmal mit dem bloßen Auge gesehen werden können - zum Beispiel während des Nordlichts.

Magnetische Wiederverbindung im Weltraum kann uns auch auf der Erde beeinflussen. Die Entstehung von Sonneneruptionen kann Kommunikationssatelliten stören und damit Stromnetze, Flugverkehr und Telefonie beeinträchtigen.

Um diese spektakulären Weltraumplasma-Phänomene im Labor zu imitieren und zu studieren, benötigen Sie einen Hochleistungslaser, um Magnetfelder zu erzeugen, die etwa millionenfach stärker sind als die auf der Sonnenoberfläche. In dem neuen wissenschaftlichen Artikel schlug Longqing Yi zusammen mit Professorin Tünde Fülöp vom Department of Physics ein Experiment vor, in dem die magnetische Wiederverbindung auf eine neue, präzisere Weise untersucht werden kann. Durch den streifenden Einfall ultrakurzer Laserpulse kann der Effekt ohne Überhitzung des Plasmas erreicht werden. Der Prozess kann somit sehr sauber studiert werden, ohne dass der Laser die innere Energie des Plasmas direkt beeinflusst.

Das vorgeschlagene Experiment würde uns daher erlauben, Antworten auf einige der grundlegendsten Fragen der Astrophysik zu suchen.

"Wir hoffen, dass dies viele Forschungsgruppen dazu inspirieren kann, unsere Ergebnisse zu nutzen. Dies ist eine großartige Gelegenheit, nach Wissen zu suchen, das in einer Reihe von Bereichen nützlich sein könnte. Zum Beispiel müssen wir Sonneneruptionen besser verstehen, die wichtige beeinflussen können Kommunikationssysteme müssen wir auch die Instabilitäten durch magnetische Wiederverbindung in Fusionsgeräten kontrollieren können ", sagt Tünde Fülöp.

Die Studie, auf der die neuen Ergebnisse basieren, wurde von der Knut und Alice Wallenberg Stiftung im Rahmen des Projekts "Plasma-basierte Compact Ion Sources" und dem ERC-Projekt "Skena och skina" (Weglaufen und Strahlen) finanziert.

menu
menu