Лента TH Новости Глобальные вызовы


Ученые воссоздали солнечную активность на столе

∴ 79

Ученые из Индии и Португалии воссоздали солнечную турбулентность на столе, используя высокоинтенсивный ультракороткий лазерный импульс для возбуждения горячей, плотной плазмы и отслеживали эволюцию гигантского магнитного поля, создаваемого динамикой плазмы.

525

Это открывает возможность изучения астрофизических явлений, таких как эволюция звезд, прямо в лаборатории.

Динамика турбулентного магнитного поля, объясняющая астрофизические явления, такие как эволюция звезд, до сих пор была получена только посредством наблюдений через телескопы и спутники. Теперь команда ученых из Индии и Португалии воссоздала такую магнитную турбулентность на столе в лаборатории, используя высокоинтенсивный ультракороткий лазерный импульс для возбуждения горячей, плотной плазмы на твердой поверхности. Данный импульс спровоцировал чрезвычайно быструю эволюцию гигантского магнитного поля, генерируемого динамикой плазмы. Это новаторское исследование было опубликовано в Nature Communications 30 июня.

Турбулентность встречается везде – от чайных чашек до спиралей галактик. Тем не менее, даже после многовековых серьезных научных исследований, флюидная турбулентность до сих пор не понятна. Хотя трудно определить турбулентность просто, у нее есть много узнаваемых признаков, наиболее распространенными из которых являются флуктуации параметров, таких как скорость и давление, что указывает на рандомизацию потока.

Большая часть нашей вселенной состоит из высокоионизованного газа, известного как плазма, который часто может быть чрезвычайно жарким и завихряющимся на невообразимых скоростях. Турбулентность в плазме намного сложнее, чем в нейтральных гидродинамических жидкостях. В заряженной среде плазмы отрицательно заряженные, легкие электроны и положительные тяжелые ионы реагируют на совершенно разные длины и временные масштабы. Движение этих заряженных частиц регулируется электромагнитными силами, а течение тока через динамику заряженных частиц приводит к генерации магнитного поля. Поэтому случайность магнитных полей часто имитирует турбулентность жидкости в плазме.

Команда ученых, возглавляющая это новое исследование, обнаружили, что турбулентность в магнитном поле первоначально обусловлена электронами (триллионной доли секунды), а ионы вступают в более длительные периоды. Это первый раз, когда была замечена такая «эстафета» с участием двух разных видов частиц. Кроме того, эти лабораторные наблюдения имеют сверхъестественное сходство со спутниковыми данными о спектрах магнитного поля, измеренных для турбулентной астрофизической плазмы в солнечном ветре, солнечной фотосфере и магнитосфере Земли. Хотя в лазерном эксперименте первыми возбуждаются электроны, ионный доминантный отклик, который начинается в более позднее время, показывает спектральные особенности, подобные тем, что наблюдаются в астросистемах. Эти эксперименты, таким образом, устанавливают четкие связи между двумя сценариями, несмотря на то, что движущая сила турбулентности в лабораторной плазме сильно отличается от таковой в астрофизической системе.

Филипп Дончев