Corregir errores de hace 50 años en las matemáticas utilizadas para comprender cómo las ondas electromagnéticas dispersan los electrones atrapados en los campos magnéticos de la Tierra conducirá a una mejor protección de la tecnología en el espacio.

"El descubrimiento de estos errores ayudará a los científicos a mejorar sus modelos de cinturones de radiación artificiales producidos por explosiones nucleares a gran altitud y cómo un evento como ese afectaría nuestra tecnología espacial", dijo Greg Cunningham, científico espacial del Laboratorio Nacional de Los Álamos. "Esto nos permite hacer mejores predicciones sobre cuál podría ser esa amenaza y la eficacia de las estrategias de remediación del cinturón de radiación".

Los modelos de heliofísica son herramientas importantes que utilizan los investigadores para comprender los fenómenos que ocurren alrededor de la Tierra, como por ejemplo cómo los electrones pueden quedar atrapados en el entorno espacial cercano a la Tierra y dañar los componentes electrónicos de los activos espaciales, o cómo el campo magnético de la Tierra nos protege tanto de los rayos cósmicos como de las partículas solares. viento.

Cunningham está particularmente interesado en estudiar los cinturones de radiación de Van Allen porque proporcionan un análogo natural de los cinturones de radiación artificiales que podrían ocurrir después de una explosión nuclear a gran altitud.

"En un cinturón de radiación artificial, los electrones producidos por una explosión nuclear pueden quedar atrapados en el campo magnético de la Tierra de la misma manera que los cinturones de radiación naturales", dijo Cunningham. "Cuando estos electrones quedan atrapados en el cinturón de radiación interior durante muchos años, podrían destruir los satélites existentes y hacer imposible el despliegue de otros nuevos."

Los investigadores de la comunidad de heliofísica llevan mucho tiempo utilizando la teoría cuasilineal, que explica la turbulencia del plasma, para comprender la dispersión de partículas. Los modelos de simulación basados ​​en la teoría desempeñan un papel importante a la hora de comprender cómo proteger la tecnología espacial.

Pero a través de su investigación, Cunningham intentó derivar artículos basados ​​en la teoría cuasilineal y descubrió errores en la ecuación de larga data utilizada en la comunidad de física espacial.

"En ciertos tipos de modelos, este error realmente puede afectar la respuesta que se obtiene; se pueden obtener diferencias de órdenes de magnitud en las tasas de dispersión", dijo Cunningham. "Ahora, los investigadores que han escrito artículos durante los últimos 20 o 30 años pueden volver atrás y echar un vistazo y ver si esto afecta o no a su trabajo".

"El error no se descubrió durante tanto tiempo simplemente porque la comunidad de investigación no pensó que los autores originales, que son investigadores muy citados en el campo, podrían haber cometido este error", añadió.

El artículo de Cunningham que detalla los errores se publicó recientemente en el Journal of Geophysical Research:Space Physics. .

Más información: Gregory S. Cunningham, Resolución de algunos problemas en la aplicación de la teoría cuasilineal al cálculo de coeficientes de difusión en heliofísica, Revista de investigación geofísica:física espacial (2023). DOI:10.1029/2023JA031703

Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Los Álamos