La fisica Fatima Ebrahimi del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti ha utilizzato per la prima volta modelli avanzati per simulare accuratamente le caratteristiche chiave del comportamento ciclico delle modalità localizzate ai bordi (ELM), un particolare tipo di instabilità plasmatica. I risultati potrebbero aiutare i fisici a comprendere più pienamente il comportamento del plasma, il caldo, gas carico che alimenta le reazioni di fusione in impianti di fusione a forma di ciambella chiamati tokamak, e produrre in modo più affidabile plasmi per reazioni di fusione. I risultati potrebbero anche fornire informazioni sui brillamenti solari, le eruzioni di enormi masse di plasma dalla superficie del sole nello spazio.

Ebrahimi, che ha riportato il lavoro a maggio in un articolo intitolato, "Modalità localizzate del bordo di riconnessione non lineare in plasmi che trasportano corrente" nella rivista Fisica dei Plasmi , raggiunto i risultati attraverso la simulazione non lineare dell'instabilità. "Questa ricerca riproduce e spiega sia il burst-like, o quasi periodico, comportamento di ELMS, " disse Ebrahimi. "Se in futuro si verificherà in grandi tokamak, queste esplosioni potrebbero danneggiare alcuni componenti interni della macchina. Comprenderli potrebbe aiutare gli scienziati a prevenire quel danno".

Gli ELM si verificano intorno al bordo esterno dell'alto confinamento, o modalità H, plasma a causa di forti correnti di bordo. Ebrahimi ha utilizzato un codice di simulazione al computer noto come NIMROD per mostrare come gli ELM attraversano un ciclo ripetuto in cui si formano, sviluppare, e sparire.

Il modello dimostra che gli ELM possono formarsi quando esiste un forte gradiente di corrente sul bordo del plasma. Il gradiente si sviluppa quando il plasma si muove improvvisamente su o giù, creando un rilievo nella corrente e formando un foglio corrente di bordo. L'instabilità forma quindi un filamento percorso da corrente che si muove attorno al tokamak, producendo campi elettrici che interferiscono con le correnti che hanno causato la formazione degli ELM. Con le correnti originali interrotte, l'OLMO muore. "In un modo, "Ebrahimi disse, "un ELM elimina la propria sorgente, cancella l'urto sulla corrente di bordo, con il proprio movimento".

I risultati di Ebrahimi sono coerenti con le osservazioni sul comportamento ciclico degli ELM nei tokamak in tutto il mondo. Questi includono Pegaso, un piccolo dispositivo sferico presso l'Università del Wisconsin; il Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) nel Regno Unito; e il National Spherical Torus Experiment (NSTX), l'impianto di punta di PPPL prima del suo recente aggiornamento. La ricerca potrebbe anche migliorare la comprensione delle eruzioni solari, che sono accompagnati da strutture filamentose simili a quelle prodotte dagli ELM. Il suo prossimo passo consisterà nello studio dell'impatto delle differenze nella pressione plasmatica sul comportamento ciclico degli ELM.