Forskere løser 20 år gamle paradokser i solfysik

I 1998, journalen Natur udgivet et afgørende brev, der konkluderede, at et mystisk signal, som var blevet opdaget, mens man analyserede polariseringen af ​​sollys, indebærer, at solkromosfæren (et vigtigt lag af solatmosfæren) praktisk talt er umagnetiseret, i skarp modstrid med almindelig visdom. Dette paradoks motiverede laboratorieforsøg og teoretiske undersøgelser, som i stedet for at give en løsning, rejste nye spørgsmål, og fik endda nogle videnskabsmænd til at stille spørgsmålstegn ved kvanteteorien om interaktion mellem stof og stråling.

I dag, forskere ved Istituto Ricerche Solari (IRSOL) i Locarno-Monti (tilknyttet USI Università della Svizzera italiana), og Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) på Tenerife, har fundet løsningen på dette spændende paradoks, åbne et nyt vindue for at udforske solkromosfærens undvigende magnetfelter i den nuværende nye æra af solteleskoper med stor åbning. Deres resultater er offentliggjort i Fysiske anmeldelsesbreve .

For 25 år siden, et gådefuldt signal blev opdaget, mens polariseringen af ​​sollys blev analyseret med et nyt instrument, Zürich Imaging Polarimeter (ZIMPOL), udviklet hos ETH Zürich og senere installeret hos IRSOL. Dette mystiske lineære polarisationssignal, fremstillet ved spredningsprocesser, vises ved bølgelængden af ​​en neutral natriumlinje (den såkaldte D1-linje), hvor, ifølge kvantemekanikken, en sådan spredningspolarisering bør ikke være til stede. Dette signal var derfor helt uventet, og dens fortolkning åbnede straks en intens videnskabelig debat. Mysteriet voksede yderligere to år senere, når journalen Natur offentliggjort en forklaring, der antyder, at laget af solatmosfæren kendt som kromosfæren er fuldstændig umagnetiseret, i tilsyneladende modstrid med etablerede resultater; forskere mente, at (uden for solpletter) denne region er gennemsyret af magnetiske felter i gauss-området. De nye resultater åbnede et alvorligt paradoks, der har udfordret solfysikere i mange år, og fik endda nogle videnskabsmænd til at stille spørgsmålstegn ved den tilgængelige kvanteteori om interaktion mellem stof og stråling.

Nu, i en artikel udgivet af Fysiske anmeldelsesbreve , Ernest Alsina Ballester (IRSOL, IAC), Luca Belluzzi (IRSOL), og Javier Trujillo Bueno (IAC) viser løsningen på dette spændende paradoks. Resultaterne blev opnået ved at udføre den mest avancerede teoretiske modellering af solens D1-linjepolarisering, der nogensinde er forsøgt, indebærer tre års arbejde udført gennem et tæt samarbejde mellem Istituto Ricerche Solari (IRSOL) i Locarno-Monti (tilknyttet USI Università della Svizzera italiana) og POLMAG-gruppen under Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) på Tenerife.

Forskerne forklarer:"Dette resultat har meget vigtige konsekvenser. Spredning af polarisationssignaler, som den observeret i D1-linjen af ​​natrium, er ekstremt interessante, fordi de koder for unik information om de undvigende magnetiske felter, der er til stede i solkromosfæren. Dette vigtige grænsefladelag i solatmosfæren, placeret mellem den underliggende køligere fotosfære og den overliggende million-graders corona, er kernen i flere vedvarende problemer inden for solfysik, herunder forståelsen og forudsigelsen af ​​de eruptive fænomener, der kan påvirke vores teknologiafhængige samfund stærkt. Det er kendt, at magnetfeltet er hoveddriveren bag solkromosfærens spektakulære dynamiske aktivitet, men vores empiriske viden om dens intensitet og geometri er stadig stort set utilfredsstillende. Løsningen af ​​det langvarige paradoks af solar D1-linjepolarisering beviser gyldigheden af ​​den nuværende kvanteteori om spektrallinjepolarisering, og åbner et nyt vindue for at udforske solatmosfærens magnetisme i den nuværende nye æra af solteleskoper med stor blænde."