Учёные Южной Кореи впервые экспериментально доказали «многомасштабное взаимодействие» в плазме
Южнокорейские учёные впервые предоставили экспериментальное доказательство «многомасштабного взаимодействия» в плазме, где взаимодействия между явлениями на микроскопическом и макроскопическом уровнях влияют друг на друга. Это открытие может помочь продвинуть исследования в области ядерного синтеза и улучшить наше фундаментальное понимание Вселенной.
Что такое плазма?
Плазму часто называют четвёртым состоянием вещества, отличным от твёрдого, жидкого и газообразного. Это уникальное состояние образуется, когда газ нагревают до такой высокой температуры, что электроны отрываются от атомов, создавая смесь свободно плавающих положительно и отрицательно заряженных частиц. Это состояние вещества наиболее распространено во Вселенной, и в нём происходят термоядерные реакции.
Доказательство многомасштабного взаимодействия
Доказательство многомасштабного взаимодействия было давней задачей в физике плазмы. Но в исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа учёных под руководством доктора Джон Ён Пак из Сеульского национального университета и доктора Ён Дэ Юн из Азиатско-Тихоокеанского центра теоретической физики (APCTP) доказала, как микроскопические явления вызывают макроскопические изменения, влияющие на всю плазменную систему.
Эксперименты
Исследователи использовали универсальный экспериментальный сферический тор (VEST) в Сеульском национальном университете для проведения своих экспериментов. Они запустили два отдельных электронных пучка вдоль магнитных линий в трёхмерной спиральной конфигурации, образовав две токовые трубки для индукции микромагнитной турбулентности.
Результаты показали, что эта микротурбулентность привела к процессу, называемому магнитным пересоединением, когда линии магнитного поля были переконфигурированы, что изменило структуру плазмы.
«Наши результаты напрямую объясняют, как кинетические процессы не из области магнитогидродинамики (MHD) развиваются через несколько масштабов, чтобы вызвать глобальные изменения MHD», — написали исследователи в своей статье.
Команда также проверила и подтвердила свои выводы, запустив моделирование частиц на суперкомпьютере в Корейском институте термоядерной энергетики.
Это значительный прорыв, поскольку впервые учёные продемонстрировали в лаборатории, что изменения на уровне частиц могут влиять на общую структуру плазмы.
Значение исследования
Результаты исследования имеют широкие последствия в нескольких областях. Они могут помочь улучшить наше понимание космической погоды, поскольку магнитное пересоединение вызывает взрывные явления, такие как солнечные вспышки и геомагнитные бури. Эти явления могут повредить спутники и электросети на Земле, и понимание их может помочь учёным лучше моделировать и прогнозировать их.
Кроме того, исследование может помочь в разработке стабильных технологий ядерного синтеза, чтобы сделать его жизнеспособным источником чистой энергии.