Riconnessione magnetica, la rottura e la violenta riconnessione delle linee del campo magnetico nel plasma - lo stato della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici - si verifica in tutto l'universo e può scatenare tempeste spaziali che interrompono il servizio dei telefoni cellulari e mettono fuori uso le reti elettriche. Ora gli scienziati del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e di altri laboratori, utilizzando i dati di una missione a quattro satelliti della NASA che sta studiando la riconnessione, hanno sviluppato un metodo per identificare la sorgente delle onde che aiuta i satelliti a determinare la loro posizione nello spazio.

Il team di ricercatori, guidato dal fisico PPPL Jongsoo Yoo, hanno correlato le misurazioni del campo magnetico effettuate dalla missione Magnetospheric Multiscale (MMS) che orbita ai margini del campo magnetico che circonda la Terra. I risultati hanno identificato la fonte della propagazione delle "onde di fischio" - onde con suoni simili a fischi che scendono dall'alto verso il basso e derivano dalla riconnessione - il cui rilevamento orienta i satelliti rispetto all'attività di riconnessione che può influenzare la Terra.

La ricerca, segnalato in Lettere di ricerca geofisica , segna lo sviluppo di "una nuova metodologia per misurare come l'onda si propaga in riconnessione, " disse Yo, autore principale del paper. La fonte, Egli ha detto, sono quelli che vengono chiamati "elettroni di coda", particelle con un'energia molto maggiore di quella degli elettroni di massa nella riconnessione delle linee di campo. Tali elettroni sono "anisotropi di temperatura, " significa che la loro temperatura non è uniforme ma differisce se misurata in direzioni diverse.

"Ciò che dimostriamo è che non potresti avere onde di fischio senza la linea X attiva"—la regione di riconnessione centrale—"quindi le onde di fischio indicano che la riconnessione è vicina, "Hai detto.

Ha iniziato a studiare la sorgente delle onde dopo aver notato la notevole somiglianza tra l'attività delle onde rilevate dall'MMS e quelle prodotte nell'esperimento di riconnessione magnetica (MRX) al PPPL. La somiglianza indicava che i processi fisici erano gli stessi sia in laboratorio che nello spazio e ha portato a una ricerca per scoprire la causa. Nel gruppo di ricerca con PPPL c'erano scienziati della Columbia University, Laboratorio Nazionale di Los Alamos, e il Goddard Space Flight Center della NASA.

Andando avanti, il team prevede di studiare lo sviluppo di onde whistler vicino alla regione di diffusione degli elettroni, la regione ristretta nella magnetosfera e gli esperimenti di laboratorio in cui gli elettroni si separano dalle linee di campo prima che avvenga la riconnessione. I risultati potrebbero rivelarsi rilevanti per la missione MMS, i cui obiettivi includono la scoperta del ruolo che gli elettroni svolgono nel facilitare la riconnessione. Il supporto per questo lavoro è arrivato dal DOE Office of Science (FES) NASA, e la Fondazione Nazionale della Scienza.

PPPL, al Forrestal Campus della Princeton University a Plainsboro, NJ, è dedicato alla creazione di nuove conoscenze sulla fisica dei plasmi:ultra-caldi, gas carichi e allo sviluppo di soluzioni pratiche per la creazione di energia da fusione. Il Laboratorio è gestito dall'Office of Science dell'Università per l'U.S. Department of Energy, che è il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti, e sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per maggiori informazioni, visita science.energy.gov.