Reconexión magnética, un proceso en el que las líneas del campo magnético se rompen y vuelven a unirse, liberando grandes cantidades de energía cinética, ocurre en todo el universo. El proceso da lugar a auroras, erupciones solares y tormentas geomagnéticas que pueden interrumpir el servicio de telefonía celular y las redes eléctricas en la Tierra. Un gran desafío en el estudio de la reconexión magnética, sin embargo, está cerrando la brecha entre estos escenarios astrofísicos a gran escala y los experimentos a pequeña escala que se pueden realizar en un laboratorio.

Los investigadores ahora han superado esta barrera mediante una combinación de experimentos inteligentes y simulaciones de vanguardia. Al hacerlo, han descubierto un papel previamente desconocido para un proceso universal llamado "efecto de batería de Biermann, "que resulta impactar la reconexión magnética de formas inesperadas.

El efecto batería de Biermann, una posible semilla para los campos magnéticos que impregnan nuestro universo, genera una corriente eléctrica que produce estos campos. Los hallazgos sorpresa, realizado a través de simulaciones por computadora, muestran que el efecto puede jugar un papel importante en la reconexión que ocurre cuando la magnetosfera de la Tierra interactúa con plasmas astrofísicos. El efecto primero genera líneas de campo magnético, pero luego invierte los roles y los corta como tijeras cortando una goma elástica. Los campos cortados luego se vuelven a conectar lejos del punto de reconexión original.

Las simulaciones modelaron los resultados de experimentos en China que estudiaron plasmas de alta densidad de energía:materia sometida a estados extremos de presión. Los experimentos utilizaron láseres para hacer estallar un par de burbujas de plasma de un objetivo de metal sólido. Las simulaciones del plasma tridimensional (Figura 1) rastrearon la expansión de las burbujas y los campos magnéticos que creó el efecto Biermann, rastrear la colisión de los campos para producir una reconexión magnética. Los investigadores realizaron estas simulaciones en la supercomputadora Titan en la Instalación de Computación de Liderazgo de Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. En el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

Los resultados "proporcionan una nueva plataforma para replicar la reconexión observada en plasmas astrofísicos en el laboratorio, "dijo Jackson Matteucci, estudiante de posgrado en el programa de Física del Plasma en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton que dirigió la investigación.

Al cerrar la brecha tradicional entre los experimentos de laboratorio y los procesos astrofísicos, Estos resultados abren un nuevo capítulo en los esfuerzos por comprender el universo.