Laser skaber en miniaturemagnetosfære

Magnetiske genforbindelser i laserproducerede plasmaer er blevet undersøgt for at forstå mikroskopisk elektrondynamik, som er anvendelig til rum og astrofysiske fænomener. Osaka University-forskere har i samarbejde med forskere ved National Institute for Fusion Science og andre universiteter rapporteret de direkte målinger af rene elektronudstrømninger, der er relevante for magnetisk genforbindelse ved hjælp af en højeffektlaser, Gekko XII, ved Institute of Laser Engineering, Osaka Universitet i Japan. Deres resultater er offentliggjort i Scientific Reports .

Magnetisk genforbindelse er en grundlæggende proces i mange rum- og astrofysiske fænomener såsom soludbrud og magnetiske substorme, hvor den magnetiske energi frigives som plasmaenergi. Det er kendt, at elektrondynamik spiller væsentlige roller i udløsningsmekanismen for magnetisk genforbindelse. Det har dog været meget udfordrende at observere de små elektronskalafænomener i det enorme univers.

Således har forskerne skabt elektroner, der kun er til situationer, direkte koblet med magnetiske felter i laserproducerede plasmaer. Den såkaldte laboratorieastrofysik giver adgang til miniatureuniverset.

"I rumplasmaer gemmer nøglespillerne sig nogle gange i den lille skala. Det er meget svært at se deres handlinger i store rumfænomener, selv via banebrydende numeriske simuleringer," forklarer studieforfatter Toseo Moritaka. "Nu kan lasereksperimenter arrangere en ny fase for at kaste lys over deres handlinger. Resultaterne vil bygge bro mellem forskellige observationer og simuleringer i makroskopiske og mikroskopiske synspunkter."

Ved at bruge kollektive Thomson-spredningsmålinger er den rene elektronudstrømning forbundet med den magnetiske genforbindelse i elektronskala blevet målt i laserproducerede plasmaer for første gang.

"Resultaterne af denne forskning gælder ikke kun for rummet og astrofysiske plasmaer, men også for magnetisk fremdrift af rumfartøjer og også fusionsplasmaer," forklarer studieleder Yasuhiro Kuramitsu.

"Mikroskopisk elektrondynamik styrer makroskopiske fænomener, såsom magnetiske genforbindelser og kollisionsfri stød. Dette er en unik og universel egenskab ved plasma, som ikke ses i almindelig gas og væske. Nu kan vi adressere dette i laboratorier ved direkte lokale målinger af plasmaet og magnetfelt. Vi vil tackle langvarige åbne problemer i universet ved at modellere dem i laboratorier. At kende plasmas natur kan føre os til at realisere for eksempel fusionsplasma." + Udforsk yderligere

Makroskopiske fænomener styret af mikroskopisk fysik