Oprindelsen af ​​todelt strømark forklares

Et koreansk forskerhold har identificeret oprindelsen af ​​todelt strømark, betragtes som et af de mest uløste mysterier i Jordens magnetosfære og i magnetiseret plasmafysik.

Et fælles POSTECH -forskerteam ledet af professor Gunsu S. Yun fra Institut for Fysik og Division for Advanced Nuclear Engineering og Dr. Young Dae Yoon fra Pohang Accelerator Laboratory har teoretisk set etableret processen med kollisionsfri ækvilibrering af uækvilibrerede plasmastrømsark. Ud over, ved at sammenligne dette med partikelsimuleringer og satellitdata fra NASA, oprindelsen af ​​de todelt strømark - som stort set var forblevet ukendte - er blevet afsløret.

I Jordens magnetosfære, observeres et arkformet plasma, der er fanget mellem to områder af modsatte magnetfelter. Fordi der strømmer strøm inde i den, det kaldes også et aktuelt ark. Ifølge den konventionelle teori, strømarket eksisterer som en enkelt bulk, hvor det magnetiske tryk på grund af magnetfeltet genereret af strømmen og plasmas termiske tryk balancerer hinanden, derved danner en ligevægt. Imidlertid, i 2003, Den europæiske rumorganisations klyngemission observerede et todelt strømark i Jordens magnetosfære. Siden da, lignende fænomener er blevet observeret.

På den anden side, omfattende forskning er blevet akkumuleret om den tilstand, hvor magnetisk kraft og termisk tryk er perfekt afbalanceret med hinanden i det aktuelle ark. Men den proces, hvorigennem et disekvilibreret strømark ækvilibreres, er stort set ukendt. Da plasmasystemer generelt ikke starter fra en ligevægtstilstand, forståelse af ækvilibreringsprocessen ønskes for bedre at forstå den aktuelle plasmadynamik.

Det fælles forskergruppe analyserede grundigt den proces, hvor det uækvilibrerede ark opnår ligevægt ved at overveje kredsløbsklasser og fase-rumfordelinger af partikler, der udgør det aktuelle ark, og fandt ud af, at de nuværende ark naturligt kan splitte under ækvilibreringsprocessen. Det blev derefter bekræftet, at disse teoretiske forudsigelser var i overensstemmelse med partikel-i-celle simuleringsresultaterne udført af KAIROS-supercomputeren ved Korea Institute of Fusion Energy. Ud over, simuleringsdata blev sammenlignet og verificeret med NASAs Magnetospheric Multiscale (MMS) målinger.

Denne præstation har forbedret forståelsen af ​​magnetiseret plasmadynamik ved at inkorporere teoretiske analyser, supercomputersimuleringer, og satellitobservationer. Da Jordens magnetosfæriske plasma har lignende egenskaber som andre magnetiserede plasmaer såsom atomfusionsplasmaer på forskellige måder, det forventes at bidrage til en lang række områder.

"Denne undersøgelse har en betydelig akademisk værdi ved, at den samtidig løste to mysterier:den proces, hvorved ubalanceret strømark ækvilibreres og oprindelsen af ​​todelt strømark, "forklarede professor Gunsu S. Yun fra POSTECH, der deltog som en tilsvarende forfatter i undersøgelsen." Vi forsøger at udvide analyserammen for plasmaer med stærke vejledningsfelter og håber at forstå lignende fænomener, der forekommer i fusionsplasmaer. "