Un team di ricerca coreano ha identificato l'origine dei fogli di corrente biforcati, considerato uno dei misteri più irrisolti nella magnetosfera terrestre e nella fisica del plasma magnetizzato.

Un team di ricerca congiunto POSTECH guidato dal Professor Gunsu S. Yun del Dipartimento di Fisica e Divisione di Ingegneria Nucleare Avanzata e dal Dr. Young Dae Yoon del Pohang Accelerator Laboratory ha stabilito teoricamente il processo di equilibrio senza collisioni di fogli di corrente di plasma sbilanciati. Inoltre, confrontando questo con simulazioni di particelle e dati satellitari della NASA, l'origine dei fogli di corrente biforcati, rimasti in gran parte ignoti, è stata rivelata.

Nella magnetosfera terrestre, si osserva un plasma a forma di foglio che è intrappolato tra due regioni di campi magnetici opposti. Perché la corrente scorre al suo interno, è anche chiamato foglio corrente. Secondo la teoria convenzionale, il foglio corrente esiste come un unico volume in cui la pressione magnetica dovuta al campo magnetico generato dalla corrente e la pressione termica del plasma si equilibrano, formando così un equilibrio. Però, nel 2003, la missione Cluster dell'Agenzia spaziale europea ha osservato un foglio di corrente biforcato nella magnetosfera terrestre. Da allora, sono stati osservati fenomeni simili.

D'altra parte, sono state accumulate approfondite ricerche sulla condizione in cui la forza magnetica e la pressione termica sono perfettamente bilanciate tra loro nel foglio corrente. Ma il processo attraverso il quale un foglio di corrente squilibrato si equilibra rimane in gran parte sconosciuto. Poiché i sistemi al plasma generalmente non partono da uno stato di equilibrio, la comprensione del processo di equilibrazione è desiderata per comprendere meglio l'attuale dinamica del plasma del foglio.

Il team di ricerca congiunto ha analizzato a fondo il processo in cui il foglio disequilibrato raggiunge l'equilibrio considerando le classi orbitali e le distribuzioni nello spazio delle fasi delle particelle che costituiscono il foglio corrente e ha scoperto che i fogli correnti possono naturalmente biforcarsi durante il processo di equilibrazione. È stato quindi confermato che queste previsioni teoriche erano coerenti con i risultati della simulazione particella in cella eseguiti dal supercomputer KAIROS presso il Korea Institute of Fusion Energy. Inoltre, i dati della simulazione sono stati confrontati e verificati con le misurazioni Magnetospheric Multiscale (MMS) della NASA.

Questo risultato ha migliorato la comprensione della dinamica del plasma magnetizzato incorporando analisi teoriche, simulazioni al supercomputer, e osservazioni satellitari. Poiché il plasma magnetosferico terrestre ha caratteristiche simili ad altri plasmi magnetizzati come i plasmi a fusione nucleare in vari modi, si prevede che contribuisca a un'ampia gamma di campi.

"Questo studio ha un valore accademico significativo in quanto ha risolto simultaneamente due misteri:il processo attraverso il quale si equilibra il foglio di corrente sbilanciato e l'origine dei fogli di corrente biforcati, " ha spiegato il professor Gunsu S. Yun di POSTECH che ha partecipato come autore corrispondente allo studio. "Stiamo cercando di estendere il quadro di analisi per i plasmi con forti campi guida e speriamo di comprendere fenomeni simili che si verificano nei plasmi di fusione".