(a) Schemi dell'esperimento. Irradiando un bersaglio di plastica con il laser Gekko XII, si genera un flusso di plasma in presenza di un debole campo magnetico. Il debole campo magnetico viene distorto dalla pressione dinamica del flusso di plasma e viene creata la configurazione magnetica antiparallela. (b) L'inserto mostra schematicamente che il campo magnetico allungato si riconnette e rilascia l'energia del campo magnetico quando la riconnessione defluisce. I deflussi di elettroni puri sono stati misurati per la prima volta con CTS in plasmi prodotti da laser. Credito:2022 K. Sakai et al. Osservazioni dirette del deflusso di elettroni puri nella riconnessione magnetica. Credito:Rapporti scientifici
Le riconnessioni magnetiche nei plasmi prodotti dal laser sono state studiate per comprendere la dinamica elettronica microscopica, che è applicabile allo spazio e ai fenomeni astrofisici. I ricercatori dell'Università di Osaka, in collaborazione con i ricercatori del National Institute for Fusion Science e di altre università, hanno riportato le misurazioni dirette dei flussi di elettroni puri rilevanti per la riconnessione magnetica utilizzando un laser ad alta potenza, Gekko XII, presso l'Institute of Laser Engineering, Osaka Università in Giappone. I loro risultati sono pubblicati in Rapporti scientifici .
La riconnessione magnetica è un processo fondamentale in molti fenomeni spaziali e astrofisici come brillamenti solari e sottotempeste magnetiche, dove l'energia magnetica viene rilasciata come energia plasmatica. È noto che la dinamica elettronica gioca un ruolo essenziale nel meccanismo di attivazione della riconnessione magnetica. Tuttavia, è stato molto difficile osservare i minuscoli fenomeni su scala elettronica nel vasto universo.
Pertanto, i ricercatori hanno creato elettroni di sola situazione direttamente accoppiati con campi magnetici nei plasmi prodotti dal laser. La cosiddetta astrofisica da laboratorio permette di accedere all'universo in miniatura.
"Nei plasmi spaziali, gli attori chiave a volte si nascondono su piccola scala. È molto difficile vedere le loro azioni in fenomeni spaziali su larga scala, anche tramite simulazioni numeriche all'avanguardia", spiega l'autore dello studio Toseo Moritaka. "Ora gli esperimenti laser possono organizzare una nuova fase per far luce sulle loro azioni. I risultati uniranno varie osservazioni e simulazioni da punti di vista macroscopici e microscopici".
Utilizzando misurazioni Thomson collettive di scattering, il flusso di elettroni puri associato alla riconnessione magnetica su scala elettronica è stato misurato per la prima volta in plasmi prodotti da laser.
"I risultati di questa ricerca sono applicabili non solo allo spazio e ai plasmi astrofisici, ma anche alla propulsione magnetica dei veicoli spaziali e anche ai plasmi di fusione", spiega l'autore principale dello studio Yasuhiro Kuramitsu.
"La dinamica elettronica microscopica governa i fenomeni macroscopici, come le riconnessioni magnetiche e gli shock senza collisioni. Questa è una proprietà unica e universale del plasma, che non si vede nei normali gas e liquidi. Ora possiamo affrontarla nei laboratori mediante misurazioni locali dirette del plasma e campo magnetico. Affronteremo problemi aperti di vecchia data nell'universo modellandoli in laboratorio. Conoscere la natura dei plasmi può portarci a realizzare, ad esempio, il plasma di fusione". + Esplora ulteriormente
