Simuleringer løser revnerne i magnetiske spejle

Når ringformede elektromagneter sættes op i lineære arrangementer, de kan producere magnetfelter, der ligner et rør med en kegle i hver ende - en struktur, der afviser ladede partikler, der kommer ind i en kegle tilbage langs deres vej til tilgang. Omtales som 'magnetiske spejle', disse enheder har været kendt for at være en forholdsvis let måde at begrænse plasma på siden 1950'erne, men de har også vist sig at være iboende utætte. I en undersøgelse offentliggjort i EPJ D. , fysikere ledet af Wen-Shan Duan ved Northwest Normal University, og Lei Yang ved det kinesiske videnskabsakademi, både i Lanzhou, Kina, viser, at disse plasmalækager kan minimeres, hvis specifikke betingelser er opfyldt. Ved hjælp af computersimuleringer, fysikerne analyserede de dynamiske egenskaber ved en højenergiprotonplasmastråle i et magnetisk spejl og finjusterede simuleringsindstillingerne for at maksimere dens indeslutning.

For det første, Duan, Yang og deres kolleger varierede 'spejlforholdet' - defineret som det stærkeste magnetfelt i spejlet (ved spidsen af ​​hver kegle), divideret med det svageste felt (på rørets overflade). De fandt ud af, at højere spejlforhold, som kan opnås ved hjælp af finjusterede elektromagnetkonfigurationer, svarede direkte til længere indespærringstider og lavere tab. For det andet, teamet fandt ud af, at de første betingelser for selve plasmastrålen havde en vigtig effekt, herunder dens densitet, temperatur, hastighed, og bane. Da hver af disse ejendomme blev optimeret, den simulerede højenergistråle bevægede sig i et stramt spiralmønster inde i spejlet, sikre maksimal indespærring.

Den indsigt indsamlet af Duan og Yangs team kunne løse et årtier gammelt problem med lave plasmaindtagningstider og høje tabsfrekvenser i magnetiske spejle. Dette kunne gøre dem ideelle til spændende nye partikelfysiske eksperimenter, herunder produktion og indeslutning af antihydrogenatomer og elektron-positronplasmaer, samt deceleration af antiprotoner med høj energi.