Jonathan Ng, un estudiante graduado de la Universidad de Princeton en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), ha aplicado por primera vez una simulación de fluidos al proceso de plasma espacial detrás de las erupciones solares, auroras boreales y tormentas espaciales. El modelo podría conducir a mejores pronósticos del clima espacial que pueden cerrar el servicio de telefonía celular y dañar las redes eléctricas. así como para una mejor comprensión del calor, gas de plasma cargado que alimenta las reacciones de fusión.

La nueva simulación captura la física de la reconexión magnética, la ruptura y el chasquido de las líneas del campo magnético en el plasma que se produce en todo el universo. Las simulaciones se aproximan a los efectos cinéticos en un código fluido, que trata el plasma como un líquido que fluye, para crear una imagen más detallada del proceso de reconexión.

Las simulaciones anteriores utilizaron códigos fluidos para producir descripciones simplificadas de la reconexión que tiene lugar en la inmensidad del espacio. donde las partículas de plasma ampliamente separadas rara vez chocan. Sin embargo, este entorno sin colisiones da lugar a efectos cinéticos sobre el comportamiento del plasma que los modelos de fluidos normalmente no pueden capturar.

Estimación del comportamiento cinético

La nueva simulación estima el comportamiento cinético. "Esta es la primera aplicación de este modelo de fluido en particular en el estudio de la física de la reconexión en plasmas espaciales, "dijo Ng, autor principal de los hallazgos publicados en agosto en la revista Física de Plasmas .

Ng y sus coautores aproximaron los efectos cinéticos con una serie de ecuaciones de fluidos basadas en la densidad del plasma, impulso y presión. Concluyeron el proceso a través de una técnica matemática llamada "cierre" que les permitió describir la mezcla cinética de partículas no locales, o a gran escala, regiones. El tipo de cierre involucrado fue desarrollado originalmente por el físico de PPPL Greg Hammett y el difunto Rip Perkins en el contexto de los plasmas de fusión. haciendo de su aplicación al entorno del plasma espacial un ejemplo de fecundación cruzada fructífera.

Los resultados completos coincidieron mejor con los modelos cinéticos en comparación con las simulaciones producidas por códigos de fluidos tradicionales. Las nuevas simulaciones podrían ampliar la comprensión de la reconexión a regiones enteras del espacio como la magnetosfera, el campo magnético que rodea la Tierra, y ofrecer una visión más completa del proceso universal.