Makroskopiske fænomener styret af mikroskopisk fysik

Det har været svært at få mikro- og makroskopisk information på samme tid i det ydre rum. Globale billeder af fjerne astrofysiske fænomener giver makroskopiske oplysninger, lokal information er imidlertid utilgængelig. I modsætning, in situ -observationer med rumfartøjer giver mikroskopisk information om fænomener som Jordens magnetosfære, men det er svært at få global information i nærrummet.

I den såkaldte "laboratorieastrofysik, "et relativt nyt felt født ved Osaka University, der er blevet vedtaget og udviklet over hele verden, rum og astrofysiske fænomener undersøges eksperimentelt.

En forskergruppe ledet af Yasuhiro Kuramitsu ved Osaka University har afsløret en magnetisk genforbindelse drevet af elektrondynamik for første gang nogensinde i laserproducerede plasmaer ved hjælp af Gekko XII laserfaciliteten ved Institute of Laser Engineering, Osaka Universitet. Magnetisk genforbindelse er en væsentlig faktor i universet, hvor de antiparallelle komponenter i magnetfelter genforbinder og frigiver magnetisk energi som plasma kinetisk energi. Elektrondynamik anses for at være afgørende i udløsende proces med magnetisk genforbindelse; imidlertid, det har været meget udfordrende at observere elektronskala, mikroskopisk information sammen med den makroskopiske genforbindelsesstruktur i det ydre rum.

Forskningsgruppen anvendte et svagt magnetfelt på det laserproducerede plasma, så kun elektroner kobles direkte til magnetfeltet. Plasmakollimering blev kun observeret med interferometri, når magnetfeltet blev påført, dvs. magnetfeltet blev forvrænget af plasmatrykket og lokal anti-parallel. Ved yderligere at påføre eksternt tryk med et omgivende plasma, et plasmoid, der er forbundet med cusp-lignende træk, blev observeret gennem billeddannelse af plasmaemissioner. Plasmoidet formeres ved Alfvén -hastigheden defineret med elektronmasse, angiver den magnetiske genforbindelse drevet af elektrondynamik.

Resultaterne af denne forskning vil kaste lys over elektronernes rolle i laboratorieplasmaer. Da elektronernes rum-tidsmæssige skalaer er meget mindre end ioner, det er meget udfordrende at løse fænomener i elektronskala, mens man afbilder globale strukturer af fænomener. Dette er også tilfældet i det ydre rum, da det har været svært at få mikroskopisk og makroskopisk information samtidigt. I dette studie, styrken af ​​magnetfeltet kontrolleres for kun at tillade elektroner at koble sig til magnetfeltet. Dette er et unikt og kraftfuldt træk ved laboratorieforsøg, og dermed, laboratorieastrofysik kan være et alternativt værktøj til at undersøge rum og astrofysiske fænomener. Elektronedynamikkens roller er afgørende ikke kun for magnetisk genforbindelse, men også for forskellige fænomener i universet og i laboratoriet, herunder fusionsplasmaer. At vide mere om universet vil føre til ny teknologi i fremtiden.