Физики впервые наблюдали это явление: плазма может менять магнитные поля

Фото: Earth.com

Одной из самых интригующих загадок плазмы является то, как она взаимодействует с магнитными полями. Это происходит как в пространстве между галактиками, так и в экспериментальных термоядерных реакторах. Теперь физики получили новые данные, которые могут произвести революцию в понимании астрофизических явлений, а также могут улучшить понимание процесса производства термоядерной энергии. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Research, пишет Earth.

Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы, США, открыли инновационный способ запечатлеть взаимодействие между плазмой и магнитными полями. Физики использовали протоны в качестве диагностического инструмента для визуализации взаимодействия с беспрецедентной детализацией.

Физики использовали протонную радиографию, внеся в нее изменения, чтобы обеспечить чрезвычайно точные измерения. Ученые выстрелили мощным лазером по небольшому диску из пластика, чтобы создать плазму, и по капсуле, содержащей топливо, сделанное из изотопов водорода и гелия, чтобы создать протоны. Полученные реакции синтеза привели к выбросу протонов и интенсивному рентгеновскому излучению.

В результате ученые впервые напрямую наблюдали магнитную неустойчивость Рэлея — Тейлора, которая возникает при взаимодействии плазмы и магнитных полей. Это давно считалось возможным, но только теперь удалось визуализировать этот процесс. Новое наблюдение помогло подтвердить теорию о том, что неустойчивость возникает, когда расширяющаяся плазма встречается с магнитными полями.

Во время эксперимента плазма, столкнувшись с магнитными полями, оказывала давление, которое заставляло магнитные поля изгибаться. Сама неустойчивость проявилась в форме столбчатых и грибовидных структур на границах плазмы. Это наблюдение предлагает новое понимание фундаментального поведения, которое управляет динамикой плазмы как в естественных, так и в лабораторных условиях.

Когда энергия плазмы снизилась, магнитные поля вернулись в исходное положение, но при этом они заставили плазму сжаться в прямые струи. Это важное открытие, ведь данные струи напоминают те, которые выходят из сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Эти струи могут иметь длину, которая во много раз превышает размер самой галактики. Физики считают, что эти загадочные струи могут быть созданы под влиянием магнитных полей на плазму.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform