En fantastisk præstation:Magnetiseret rumvind i laboratoriet

Der er opnået ny indsigt om stjernevinde, strømme af højhastighedsladede partikler kaldet plasma, der blæser gennem det interstellare rum. Disse vinde, skabt af udbrud fra stjerner eller stjernestrængninger, bære stærke magnetfelter med sig, som kan interagere med eller påvirke andre magnetfelter, såsom dem, der omgiver planeter som Jorden. Vores egen sol producerer sådan en stjernevind kaldet solvinden, der blæser plasma ud i solsystemet med hastigheder på millioner af miles i timen. Denne solvind er ansvarlig for at producere "rumvejr" - en stor fare for satellitter og rumfartøjer samt for elektriske net på Jorden. For at forstå disse processer, forskere anvender laboratorieforsøg til at studere magnetiske strømme tæt på. Forskere fra to laboratorier, finansieret af Energiministeriet, vil præsentere deres arbejde på mødet i American Physical Society Division of Plasma Physics i Portland, Malm.

På MAGPIE -laboratoriet ved Imperial College London, eksperimenter bruger en intens puls af elektricitet til at eksplodere tynde ledninger, der danner plumes af ladede partikler, der bevæger sig hurtigere end lydens hastighed. Partiklerne rettes mod mål, der har magnetiske felter, som simulerer solvindens vekselvirkning med planeter som Jorden, Jupiter eller Saturn (figur 1).

"Solvindens kollision med en planets magnetfelt kan producere et rumområde med ekstra varme, ekstra tæt ladet gas kaldet magnetopause, samt et område med lavt tryk lige bagved, analogt med, hvordan man kan stå bag en vindjakke under en intens kuling, "sagde Lee Suttle, en videnskabsmand ved Imperial College London. Seneste, forskere på MAGPIE -laboratoriet har været i stand til at gengive nogle af de vigtige træk ved denne kollision i laboratoriet.

En anden laboratorieundersøgelse bruger lasere med høj effekt til at studere stjernevinde produceret af universets mest energiske objekter, såsom aktive galaktiske kerner og pulsarer. Ved at fokusere en laser på et lille område af et metal, elektroner opvarmes til energier så høje, at de bevæger sig med hastigheder tæt på lysets hastighed (figur 2).

"Elektronerne ekspanderer i en skive langs folieoverfladen, genererer enorme magnetfelter, sagde Louise Willingale, leder af undersøgelsen ved University of Michigan. Energien i dette magnetfelt er så ekstrem, at den er større end den energi, der er lagret i massen af ​​alle elektronerne tilsammen (givet ved den berømte formel E =mc2, hvor E er energi, m er elektronmassen og c er lysets hastighed).

En enkelt laserpuls kan skabe plasma med magnetfelter, der peger i en retning. En anden puls kan skabe plasma med felter, der peger i den modsatte retning. Når disse to plasmaer tvinges sammen, de modstående felter skaber en enorm spænding. Plasmaerne lindrer denne spænding ved at undergå magnetisk genforbindelse:de modsatrettede magnetfelter frigiver deres energi med en stor eksplosion. Den magnetiske genforbindelsesregion fremstår i forsøget som et lyst område af røntgenstråler.