(a) Esquemas del experimento. Al irradiar un objetivo de plástico con el láser Gekko XII, se genera un flujo de plasma en presencia de un campo magnético débil. El campo magnético débil se distorsiona por la presión dinámica del flujo de plasma y se crea la configuración magnética antiparalela. (b) El inserto muestra esquemáticamente que el campo magnético alargado se vuelve a conectar y libera la energía del campo magnético a medida que fluye la reconexión. Los flujos de salida de electrones puros se han medido con CTS por primera vez en plasmas producidos por láser. Crédito:2022 K. Sakai et al. Observaciones directas del flujo de salida de electrones puros en la reconexión magnética. Crédito:Informes científicos
Se han estudiado las reconexiones magnéticas en plasmas producidos por láser para comprender la dinámica electrónica microscópica, que es aplicable al espacio y los fenómenos astrofísicos. Investigadores de la Universidad de Osaka, en colaboración con investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de la Fusión y otras universidades, informaron las mediciones directas de flujos de salida de electrones puros relevantes para la reconexión magnética utilizando un láser de alta potencia, Gekko XII, en el Instituto de Ingeniería Láser de Osaka. Universidad en Japón. Sus hallazgos se publican en Scientific Reports .
La reconexión magnética es un proceso fundamental en muchos fenómenos espaciales y astrofísicos, como las erupciones solares y las subtormentas magnéticas, donde la energía magnética se libera como energía de plasma. Se sabe que la dinámica electrónica juega un papel esencial en el mecanismo desencadenante de la reconexión magnética. Sin embargo, ha sido un gran desafío observar los pequeños fenómenos de escala electrónica en el vasto universo.
Por lo tanto, los investigadores han creado electrones solo de situación acoplados directamente con campos magnéticos en plasmas producidos por láser. La llamada astrofísica de laboratorio permite acceder al universo en miniatura.
"En los plasmas espaciales, los jugadores clave a veces se esconden en la pequeña escala. Es muy difícil ver sus acciones en fenómenos espaciales a gran escala, incluso a través de simulaciones numéricas de vanguardia", explica el autor del estudio, Toseo Moritaka. "Ahora los experimentos con láser pueden organizar una nueva etapa para arrojar luz sobre sus acciones. Los resultados unirán varias observaciones y simulaciones en puntos de vista macroscópicos y microscópicos".
Mediante el uso de medidas de dispersión colectivas de Thomson, el flujo de salida de electrones puros asociado con la reconexión magnética a escala de electrones se ha medido en plasmas producidos por láser por primera vez.
"Los resultados de esta investigación son aplicables no solo a los plasmas espaciales y astrofísicos, sino también a la propulsión magnética de naves espaciales y también a los plasmas de fusión", explica el autor principal del estudio, Yasuhiro Kuramitsu.
"La dinámica electrónica microscópica gobierna los fenómenos macroscópicos, como las reconexiones magnéticas y los choques sin colisión. Esta es una propiedad única y universal del plasma, que no se ve en el gas y el líquido ordinarios. Ahora podemos abordar esto en los laboratorios mediante mediciones locales directas del plasma. y campo magnético. Abordaremos problemas abiertos de larga data en el universo modelándolos en laboratorios. Conocer la naturaleza de los plasmas puede llevarnos a darnos cuenta, por ejemplo, del plasma de fusión". Fenómenos macroscópicos regidos por la física microscópica
