Исследователи преодолели этот барьер благодаря сочетанию умных экспериментов и новейшего моделирования. При этом они обнаружили ранее неизвестную роль универсального процесса, называемого «эффект батареи Бирмана», который, как оказалось, оказывает неожиданное влияние на магнитное пересоединение.
Эффект батареи Бирмана, возможное семя для магнитных полей, пронизывающих нашу Вселенную, генерирует электрический ток, который производит эти поля. Неожиданные открытия, сделанные с помощью компьютерного моделирования, показывают, что эффект может играть значительную роль в пересоединении, происходящем, когда магнитосфера Земли взаимодействует с астрофизической плазмой.
Эффект сначала генерирует силовые линии магнитного поля, но затем меняет их роли и разрезает их, как ножницы, разрезающие резиновую ленту. Нарезанные поля затем повторно соединяются вдали от исходной точки повторного соединения.
Моделирование моделировало результаты экспериментов в Китае, которые изучали плазму с высокой плотностью энергии – материю в экстремальных состояниях давления. В экспериментах использовались лазеры для взрыва пары плазменных пузырей из твердой металлической мишени. Моделирование трехмерной плазмы отслеживало расширение пузырьков и магнитных полей, создаваемых эффектом Бирмана, отслеживая столкновение полей для создания магнитного пересоединения.
Исследователи выполнили это моделирование на суперкомпьютере Titan в Университете Калифорнии.S. Вычислительный центр лидерства в Ок-Ридж при Министерстве энергетики в Ок-Риджской национальной лаборатории.
Результаты «обеспечивают новую платформу для воспроизведения пересоединения, наблюдаемого в астрофизической плазме в лаборатории», – сказал Джексон Маттеуччи, аспирант программы физики плазмы в Принстонской лаборатории физики плазмы, который руководил исследованием.
Преодолевая традиционный разрыв между лабораторными экспериментами и астрофизическими процессами, эти результаты открывают новую главу в попытках понять Вселенную.