Fysikere afdækker spor til mekanismen bag magnetisk genforbindelse

Fysikeren Fatima Ebrahimi ved US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har offentliggjort et papir, der viser, at magnetisk genforbindelse - den proces, hvor magnetfeltlinjer snapper sammen og frigiver energi - kan udløses af bevægelse i nærliggende magnetfelter . Ved at køre computersimuleringer, Ebrahimi indsamlede beviser, der indikerer, at vingling af atompartikler og magnetiske felter inden for elektrisk ladet gas kendt som plasma kan udløse genopkobling, en proces, der når det forekommer på solen, kan spytte plasma ud i rummet.

Det plasma kan til sidst interagere med magnetfelter, der omgiver Jorden, bringe kommunikationsnet og elsystemer i fare. I fusionsfaciliteter, genforbindelse kan hjælpe med at starte og begrænse det plasma, der giver næring til fusionsreaktioner. Denne forskning blev finansieret af DOE's Office of Science (Fusion Energy Sciences) og blev offentliggjort i december -udgaven af Plasmas fysik .

Ved hjælp af en computerkode udviklet af forskere ved universiteter og fusionslaboratorier, Ebrahimi simulerede plasma, der cirkulerede i et kar formet som en doughnut. Fartøjet efterlignede donutformen af ​​fusionsanlæg kaldet tokamaks. Den simulerede facilitet havde en åbning i gulvet for fysikere til at injicere magnetfeltlinjer, der ville ballonere i tokamakens indre og starte fusionsprocessen.

Genforbindelse skete på følgende måde. Feltlinjerne, der danner ballonen, skabte en elektrisk strøm, der frembragte tredimensionelle wiggles og wobbles, der skubbede den åbne ende af ballonen, indtil den lukkede. På det tidspunkt, magnetisk genforbindelse opstod og vendte den magnetiske ballon til en magnetisk boble kaldet en plasmoid, der bærer elektrisk strøm.

Ebrahimi udvider nu denne forskning. Hun undersøger i øjeblikket, hvordan man kan udnytte strømmen til at skabe og begrænse et fusionsplasma uden at bruge en stor central magnet kaldet en solenoid.

Forskellige forhold kan sætte gang i genforbindelsesprocessen. "Hvis styrken af ​​feltlinjerne i forbindelse med den originale magnetiske ballon ikke alene er nok til at igangsætte genforbindelse, "Sagde Ebrahimi, "de sekundære magnetiske wiggles kan forstærke magnetfelterne på genforbindelsesstedet, udløser begivenheden. "Hun undersøger også forstærkning af magnetfelter gennem disse sekundære tredimensionelle magnetiske og flydende wiggles kendt som dynamoeffekten.

Disse fund om effekten af ​​magnetfelter kan have en bred indvirkning. "Analysen og modelleringen kan hjælpe os med bedre at forstå, hvordan genforbindelsesprocessen, der udløses af magnetiske forstyrrelser i plasma, kan føre til frigørelse af magnetiske sløjfer på solens overflade, eller effektiv opstart til fusionsplasmaer, "Sagde Ebrahimi.