I brillamenti solari sono causati dalla riconnessione magnetica nello spazio e possono interferire con i nostri satelliti di comunicazione, che interessano le reti elettriche, traffico aereo e telefonia. Ora, ricercatori della Chalmers University of Technology, Svezia, hanno trovato un nuovo modo per imitare e studiare questi spettacolari fenomeni del plasma spaziale in un ambiente di laboratorio. Credito:NASA/SDO/AIA/Goddard Space Flight Center
brillamenti solari, radiazione cosmica, e l'aurora boreale sono fenomeni ben noti. Ma esattamente come nasce la loro enorme energia non è altrettanto ben compreso. Ora, fisici della Chalmers University of Technology, Svezia, hanno scoperto un nuovo modo per studiare questi spettacolari fenomeni del plasma spaziale in un ambiente di laboratorio. I risultati sono stati pubblicati sulla rinomata rivista Comunicazioni sulla natura .
"Gli scienziati hanno cercato di portare questi fenomeni spaziali sulla terra per un decennio. Con il nostro nuovo metodo possiamo entrare in una nuova era, e indagare su ciò che prima era impossibile studiare. Ci dirà di più su come si verificano questi eventi, "dice Longqing Yi, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica di Chalmers.
La ricerca riguarda la cosiddetta 'riconnessione magnetica' – il processo che dà origine a questi fenomeni. La riconnessione magnetica provoca la conversione improvvisa dell'energia immagazzinata nel campo magnetico in calore ed energia cinetica. Questo accade quando due plasmi con campi magnetici antiparalleli vengono spinti insieme, e le linee del campo magnetico convergono e si riconnettono. Questa interazione porta a particelle di plasma violentemente accelerate che a volte possono essere viste ad occhio nudo, ad esempio, durante l'aurora boreale.
La riconnessione magnetica nello spazio può influenzarci anche sulla terra. La creazione di brillamenti solari può interferire con i satelliti di comunicazione, e quindi influenzare le reti elettriche, traffico aereo e telefonia.
Per imitare e studiare in laboratorio questi spettacolari fenomeni del plasma spaziale, hai bisogno di un laser ad alta potenza, per creare campi magnetici circa un milione di volte più forti di quelli che si trovano sulla superficie del sole. Nel nuovo articolo scientifico, Longqing Yi, insieme al Professor Tünde Fülöp del Dipartimento di Fisica, proposto un esperimento in cui la riconnessione magnetica può essere studiata in un nuovo, modo più preciso. Attraverso l'uso dell'incidenza radente di impulsi laser ultracorti, l'effetto può essere ottenuto senza surriscaldare il plasma. Il processo può quindi essere studiato in modo molto pulito, senza che il laser influenzi direttamente l'energia interna del plasma.
L'immagine mostra la configurazione dell'esperimento. Il laser (il triangolo rosso a destra) colpisce il film in microscala (la lastra grigia), che spacca il raggio come un coltello. Gli elettroni accelerano su entrambi i lati del "coltello" e producono forti correnti, insieme a estremamente forte, campi magnetici antiparalleli. La riconnessione magnetica avviene oltre la fine del film (la cornice blu). Il campo magnetico è illustrato con frecce nere. Le strutture a forma di boomerang illustrano gli elettroni nelle diverse fasi della simulazione. I colori dell'arcobaleno rappresentano i momenti trasversali degli elettroni. Credito:Longqing Yi
L'esperimento proposto ci consentirebbe quindi di cercare risposte ad alcune delle domande più fondamentali in astrofisica.
"Speriamo che questo possa ispirare molti gruppi di ricerca a utilizzare i nostri risultati. Questa è una grande opportunità per cercare conoscenze che potrebbero essere utili in una serie di aree. Ad esempio, dobbiamo capire meglio i brillamenti solari, che possono interferire con importanti sistemi di comunicazione. Dobbiamo anche essere in grado di controllare le instabilità causate dalla riconnessione magnetica nei dispositivi di fusione, " dice Tünde Fülöp.
Lo studio su cui si basano i nuovi risultati è stato finanziato dalla fondazione Knut e Alice Wallenberg, nell'ambito del progetto "Sorgenti di ioni compatti basati sul plasma", e il progetto ERC 'Skena och skina' (Fuggire e irradiare).
