Riconnessione magnetica, un processo universale che innesca i brillamenti solari e l'aurora boreale e può interrompere il servizio di telefonia cellulare e gli esperimenti di fusione, si verifica molto più velocemente di quanto la teoria dice che dovrebbe. Ora i ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) e del Max Planck Institute of Plasma Physics in Germania hanno scoperto una fonte di accelerazione in una forma comune di riconnessione. Le loro scoperte potrebbero portare a previsioni più accurate di condizioni meteorologiche spaziali dannose e migliori esperimenti di fusione.

La riconnessione si verifica quando le linee del campo magnetico nel plasma, la raccolta di atomi ed elettroni carichi e nuclei atomici, o ioni, che costituiscono il 99% dell'universo visibile, convergono e si separano con forza. Gli elettroni che esercitano un grado variabile di pressione costituiscono una parte importante di questo processo quando avviene la riconnessione.

Il team di ricerca ha scoperto che la variazione nella pressione degli elettroni si sviluppa lungo le linee del campo magnetico nella regione in fase di riconnessione. Questa variazione bilancia e impedisce a una forte corrente elettrica all'interno del plasma di crescere senza controllo e arrestare il processo di riconnessione. È questo atto di bilanciamento che rende possibile una rapida riconnessione.

"Il problema principale che abbiamo affrontato è come la riconnessione possa avvenire così rapidamente, " ha detto Will Fox, autore principale di un articolo che ha dettagliato i risultati a marzo sulla rivista Lettere di revisione fisica . "Qui abbiamo mostrato sperimentalmente come la pressione degli elettroni accelera il processo".

Il team di fisica ha costruito un'immagine del gradiente e di altri parametri di riconnessione dalla ricerca condotta sull'esperimento di riconnessione magnetica (MRX) al PPPL, il principale dispositivo di laboratorio per lo studio della riconnessione. I risultati hanno segnato la prima conferma sperimentale delle previsioni fatte da precedenti simulazioni eseguite da altri ricercatori sul comportamento di ioni ed elettroni durante la riconnessione. "Gli esperimenti dimostrano come il plasma può sostenere un grande campo elettrico impedendo la formazione di una grande corrente elettrica e arrestando il processo di riconnessione, " disse Volpe.

Tra le potenziali applicazioni dei risultati:

• Previsioni di tempeste spaziali. Riconnessione magnetica nella magnetosfera, il campo magnetico che circonda la Terra, possono scatenare "sottotempeste" geomagnetiche che disabilitano le comunicazioni e i satelliti di posizionamento globale (GPS) e interrompono le reti elettriche. Una migliore comprensione della riconnessione rapida può aiutare a individuare le regioni in cui il processo che innesca le tempeste è pronto per aver luogo.
• Mitigazione dell'impatto. L'avviso anticipato di riconnessione e le interruzioni che possono seguire possono portare a misure per proteggere i sistemi satellitari sensibili e le reti elettriche.
• Miglioramento delle prestazioni dell'impianto di fusione. Il processo osservato in MRX probabilmente svolge un ruolo chiave nella produzione di quelle che vengono chiamate instabilità "a dente di sega" che possono fermare le reazioni di fusione. Comprendere il processo potrebbe aprire la porta al controllo e alla limitazione di tali instabilità. "Come il dente di sega avvenga così velocemente è stato un mistero che questa ricerca aiuta a spiegare, " disse Fox. "In effetti, sono state le simulazioni al computer di incidenti a dente di sega che per prime hanno collegato la pressione degli elettroni alla fonte della riconnessione rapida".