المُقدّمة
أثناء النوبات العابرة ، تقذف الشمس أحيانًا كمية هائلة من الطاقة في الفضاء. تدوم هذه الانفجارات ، التي يطلق عليها التوهجات الشمسية ، دقائق معدودة ، ويمكن أن تؤدي إلى انقطاع التيار الكارثي والشفق القطبي المذهل على الأرض. لكن نظرياتنا الرياضية الرائدة لكيفية عمل هذه التوهجات تفشل في التنبؤ بقوة وسرعة ما نلاحظه.
في قلب هذه الانفجارات توجد آلية تحول الطاقة المغناطيسية إلى انفجارات قوية من الضوء والجزيئات. يتم تحفيز هذا التحول من خلال عملية تسمى إعادة الاتصال المغناطيسي ، حيث تنكسر الحقول المغناطيسية المتصادمة وتعيد اصطفافها على الفور ، وتقذف المواد في الكون. بالإضافة إلى تشغيل التوهجات الشمسية ، قد تعمل إعادة الاتصال بسرعة ، الجسيمات عالية الطاقة مقذوفًا بفعل انفجار النجوم ، توهج نفاثات من وليمة الثقوب السوداء، و ريح ثابتة في مهب من الشمس.
على الرغم من انتشار هذه الظاهرة في كل مكان ، فقد كافح العلماء لفهم كيفية عملها بكفاءة. أ النظرية الحديثة يقترح أنه عندما يتعلق الأمر بحل ألغاز إعادة الاتصال المغناطيسي ، تلعب الفيزياء الصغيرة دورًا كبيرًا. على وجه الخصوص ، يفسر سبب كون بعض أحداث إعادة الاتصال سريعة بشكل مذهل - ولماذا يبدو أن الأقوى يحدث بسرعة مميزة. يمكن أن يساعد فهم التفاصيل الفيزيائية الدقيقة لإعادة الاتصال الباحثين على بناء نماذج أفضل لهذه الانفجارات النشطة وإدراك نوبات الغضب الكونية.
قال "حتى الآن ، هذه أفضل نظرية أستطيع رؤيتها" هانتاو جي، عالم فيزياء البلازما في جامعة برينستون ولم يشارك في الدراسة. "إنه إنجاز كبير."
التحسس بالسوائل
توجد جميع المواد المعروفة في الكون تقريبًا في شكل بلازما، حساء ناري من الغاز حيث جردت درجات الحرارة الجهنمية الذرات إلى جزيئات مشحونة. أثناء تحركها ، تولد هذه الجسيمات مجالات مغناطيسية ، والتي بدورها توجه حركات الجسيمات. يؤدي هذا التفاعل الفوضوي إلى إحداث فوضى مختلطة من خطوط المجال المغناطيسي التي ، مثل الأربطة المطاطية ، تخزن المزيد والمزيد من الطاقة أثناء شدها وتواءها.
في الخمسينيات من القرن الماضي ، اقترح العلماء تفسيرًا لكيفية إخراج البلازما لطاقتها المكبوتة ، وهي العملية التي سميت بإعادة الاتصال المغناطيسي. عندما تتصادم خطوط المجال المغناطيسي التي تشير في اتجاهين متعاكسين ، فإنها يمكن أن تلتقط وتتقاطع ، وتطلق الجزيئات مثل المقلاع على الوجهين.
لكن هذه الفكرة كانت أقرب إلى لوحة تجريدية من نموذج رياضي كامل. أراد العلماء فهم تفاصيل كيفية عمل العملية - الأحداث التي تؤثر على الانجذاب ، وسبب إطلاق الكثير من الطاقة. لكن التفاعل الفوضوي للغاز الساخن والجسيمات المشحونة والمجالات المغناطيسية يصعب ترويضه رياضيًا.
الكمية الأولى نظرية، الذي وصفه عالما الفيزياء الفلكية بيتر سويت ويوجين باركر عام 1957 ، يعامل البلازما على أنها سوائل ممغنطة. يقترح أن تصادمات الجسيمات ذات الشحنة المعاكسة تجتذب خطوط المجال المغناطيسي وتطلق سلسلة جامحة من أحداث إعادة الاتصال. تتنبأ نظريتهم أيضًا بأن هذه العملية تحدث بمعدل معين. تتطابق معدلات إعادة الاتصال التي لوحظت في البلازما المزورة المخبرية الضعيفة نسبيًا مع تنبؤاتها ، كما هو الحال مع معدلات النفاثات الأصغر في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي للشمس.
لكن التوهجات الشمسية تطلق الطاقة بسرعة أكبر بكثير مما تستطيع نظرية سويت وباركر تفسيره. وبحسب حساباتهم ، يجب أن تستمر تلك التوهجات على مدى شهور بدلاً من دقائق.
في الآونة الأخيرة ، ملاحظات من وكالة ناسا الأقمار الصناعية المغنطيسية حددت إعادة الاتصال الأسرع هذه التي تحدث بالقرب من المنزل ، في المجال المغناطيسي للأرض. تؤكد هذه الملاحظات ، جنبًا إلى جنب مع الأدلة المستمدة من عقود من عمليات المحاكاة الحاسوبية ، معدل إعادة الاتصال "السريع" هذا: في البلازما الأكثر نشاطًا ، تحدث إعادة الاتصال بنسبة 10٪ تقريبًا من السرعة التي تنتشر بها الحقول المغناطيسية - وهي أوامر من حيث الحجم أسرع مما تتنبأ به نظرية سويت وباركر. .
لوحظ معدل إعادة الاتصال بنسبة 10٪ عالميًا لدرجة أن العديد من العلماء يعتبرونه "الرقم المعطى من الله" أليسا جاليشنيكوفا، باحث في جامعة برينستون. لكن استدعاء الإله لا يفسر كثيرًا ما يجعل إعادة الاتصال بهذه السرعة.
رقم الله
في التسعينيات ، ابتعد الفيزيائيون عن التعامل مع البلازما كسوائل ، والتي اتضح أنها مفرطة في التبسيط. عند التكبير ، يتكون الحساء الممغنط بالفعل من جزيئات فردية. وكيف تتفاعل هذه الجسيمات مع بعضها البعض يحدث فرقًا حاسمًا.
قال: "عندما تصل إلى المقاييس الدقيقة ، يبدأ وصف السوائل في الانهيار" أميتافا بهاتاشارجي، عالم فيزياء البلازما في جامعة برينستون. "تحتوي الصورة [الفيزيائية الدقيقة] على أشياء لا يمكن للصورة السائلة التقاطها مطلقًا."
على مدار العقدين الماضيين ، اشتبه الفيزيائيون في أن ظاهرة كهرومغناطيسية تُعرف بتأثير هول قد تحمل سر إعادة الاتصال السريع: للإلكترونات سالبة الشحنة والأيونات الموجبة الشحنة كتل مختلفة ، لذا فهي تنتقل على طول خطوط المجال المغناطيسي بسرعات مختلفة. يولد فرق السرعة هذا جهدًا كهربائيًا بين الشحنات المنفصلة.
في عام 2001 ، Bhattacharjee وزملاؤه أظهرت أن النماذج التي تضمنت تأثير هول فقط أسفرت عن معدلات إعادة اتصال سريعة بشكل مناسب. ولكن بالضبط كيف أنتج هذا الجهد السحري 10 ٪ ظل لغزًا. قال "لم يظهر لنا" كيف "و" لماذا " يي هسين ليو، عالم فيزياء البلازما في كلية دارتموث.
المُقدّمة
الآن ، في ورقتين نظرية تم نشرهما مؤخرًا ، حاول ليو وزملاؤه ملء التفاصيل.
• الورقة الأولى، نشرت في فيزياء الاتصالات، يصف كيف يحفز الجهد مجالًا مغناطيسيًا يسحب الإلكترونات بعيدًا عن مركز المنطقتين المغناطيسيتين المتصادمتين. ينتج عن هذا التحويل فراغ يمتص خطوط الحقل الجديدة ويقرصها في المركز ، مما يسمح للمقلاع المغناطيسي بالتشكل بسرعة أكبر.
قال: "لقد ضاعت تلك الصورة ... [لكنها] كانت تحدق في وجهنا" جيم دريك، عالم فيزياء البلازما في جامعة ماريلاند. "هذه أول حجة مقنعة رأيتها على الإطلاق."
في مجلة الورقة الثانية، نشرت في استعراض للحروف البدنيةيصف ليو ومساعده البحثي الجامعي ماثيو جودبريد كيف يظهر تأثير الفراغ نفسه في البلازما الشديدة التي تحتوي على مكونات مختلفة. حول الثقوب السوداء ، على سبيل المثال ، يُعتقد أن البلازما تتكون من إلكترونات وبوزيترونات متساوية الكتلة ، لذلك لم يعد تأثير هول ينطبق. ومع ذلك ، قال ليو ، "بطريقة سحرية ، لا تزال إعادة الاتصال تعمل بطريقة مماثلة". يقترح الباحثون أنه ضمن هذه المجالات المغناطيسية الأقوى ، يتم إنفاق معظم الطاقة في تسريع الجسيمات بدلاً من تسخينها - مما يؤدي مرة أخرى إلى استنفاد الضغط الذي ينتج عنه معدل مقدس قدره 10٪.
"إنه معلم رئيسي من الناحية النظرية ،" قال لورنزو سيروني، عالم الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة كولومبيا الذي يعمل على محاكاة الكمبيوتر لنفاثات البلازما عالية الطاقة. "يمنحنا هذا الثقة ... أن ما نراه في عمليات المحاكاة لدينا ليس مجنونًا."
قطف الجسيمات
لا يمكن للعلماء نمذجة كل جسيم على حدة في محاكاة البلازما واسعة النطاق. سيؤدي القيام بذلك إلى إنتاج مليارات تيرابايت من البيانات وسيستغرق إكماله مئات السنين ، حتى باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة الأكثر تقدمًا. لكن الباحثين اكتشفوا مؤخرًا كيفية التعامل مع مثل هذا النظام الصعب باعتباره مجموعة أصغر من الجسيمات يمكن التحكم فيها.
لدراسة أهمية النظر في الجسيمات الفردية ، قارن جاليشنيكوفا وزملاؤه بين عمليتي محاكاة لثقب أسود متراكم - أحدهما يعالج البلازما كسائل متجانس ، والآخر يقذف ما يقرب من مليار جسيم في المزيج. نتائجهم، تم نشره في مارس في استعراض للحروف البدنية، توضح أن دمج الفيزياء الدقيقة يؤدي إلى صور مختلفة تمامًا لتوهجات الثقب الأسود ، وتسارعات الجسيمات ، والتغيرات في السطوع.
الآن ، يأمل العلماء أن تؤدي التطورات النظرية مثل ليو إلى نماذج لإعادة الاتصال المغناطيسي تعكس الطبيعة بدقة أكبر. ولكن بينما تهدف نظريته إلى تسوية مشكلة معدل إعادة الاتصال ، فإنها لا تفسر سبب تصادم بعض خطوط الحقول وتؤدي إلى إعادة الاتصال دون غيرها. كما أنه لا يصف كيفية تقسيم الطاقة المتدفقة إلى نفاثات وحرارة وأشعة كونية - أو كيف يعمل أي من هذا في ثلاثة أبعاد وعلى نطاقات أكبر. ومع ذلك ، يُظهر عمل ليو كيف يمكن ، في ظل الظروف المناسبة ، أن تكون إعادة الاتصال المغناطيسي فعالة بما يكفي لإحداث اندفاعات سماوية سريعة الزوال ولكنها عنيفة.
قال دريك: "عليك أن تجيب على سؤال" لماذا "- فهذا جزء مهم من المضي قدمًا في العلم". "إن امتلاك الثقة في أننا نفهم الآلية يمنحنا قدرة أفضل بكثير لمحاولة اكتشاف ما يحدث."
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
- شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
- المصدر https://www.quantamagazine.org/the-tiny-physics-behind-immense-cosmic-eruptions-20230515/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- :أين
- ] [ص
- $ UP
- 2001
- a
- القدرة
- الملخص
- تسريع
- حسابي
- بدقة
- إنجاز
- إضافة
- متقدم
- السلف
- مرة أخرى
- وتهدف
- الكل
- السماح
- على طول
- أيضا
- كمية
- an
- و
- آخر
- إجابة
- أي وقت
- بشكل مناسب
- هي
- حجة
- حول
- AS
- المساعد
- At
- الغلاف الجوي
- حاول
- بعيدا
- BE
- وراء
- أفضل
- أفضل
- ما بين
- كبير
- مليار
- المليارات
- اسود
- الثقب الأسود
- الثقوب السوداء
- استراحة
- كسر
- نساعدك في بناء
- لكن
- by
- الحسابات
- تسمى
- أتى
- CAN
- أسر
- كارثية
- مركز
- سلسلة
- مميز
- متهم
- اسعارنا محددة من قبل وزارة العمل
- ظروف
- أقرب
- الزملاء
- كلية
- تصادم
- كولومبيا
- يأتي
- مقارنة
- إكمال
- الكمبيوتر
- الثقة
- أكد
- نظر
- النظر
- الأشعة الكونية
- كون
- استطاع
- مجنون
- خلق
- حاسم
- البيانات
- عقود
- وصف
- وصف
- وصف
- تفاصيل
- فعل
- فرق
- مختلف
- الأبعاد
- تحويل
- do
- هل
- لا
- فعل
- إلى أسفل
- رسم
- توجه
- قيادة
- كل
- أرض
- تأثير
- فعال
- بكفاءة
- الإلكترونات
- يظهر
- طاقة
- كاف
- بالتساوي
- حتى
- أحداث
- EVER
- دليل
- مثال
- موجود
- شرح
- ويوضح
- تفسير
- أقصى
- الوجه
- يفشلون
- بعيدا
- FAST
- أسرع
- حقل
- مجال
- الشكل
- أحسب
- شغل
- الاسم الأول
- مائع
- في حالة
- النموذج المرفق
- إلى الأمام
- تبدأ من
- GAS
- توليد
- يولد
- دولار فقط واحصل على خصم XNUMX% على جميع
- معطى
- يعطي
- الذهاب
- توجيه
- كان
- صالة
- حدث
- يملك
- قلب
- مساعدة
- له
- عقد
- حفرة
- ثقوب
- الصفحة الرئيسية
- أمل
- أفضل العروض
- كيفية
- كيفية
- HTML
- HTTP
- HTTPS
- مئات
- i
- فكرة
- محدد
- هائلة
- أهمية
- in
- شامل
- دمج
- فرد
- تأثير
- فورا
- تفاعل
- تفاعل
- إلى
- بحث
- المشاركة
- IT
- الطائرات
- معروف
- على نطاق واسع
- أكبر
- اسم العائلة
- إطلاق
- طبقات
- قيادة
- قيادة
- يؤدي
- ضوء
- مثل
- خطوط
- القليل
- يعد
- خفض
- صنع
- مجلة
- حقل مغناطيسي
- إعادة الاتصال المغناطيسي
- رائد
- جعل
- يصنع
- القيام ب
- كثير
- مارس
- ميريلاند
- الجماهير
- هائل
- مباراة
- مادة
- رياضي
- رياضيا
- أمر
- ماثيو
- مايو..
- آلية
- أسعار الصرف السوقية
- ربما
- معلم
- دقيقة
- نموذج
- عارضات ازياء
- المقبلة.
- الأكثر من ذلك
- أكثر
- الحركات
- يتحرك
- كثيرا
- سر
- ناسا
- الطبيعة
- سلبا
- أبدا
- جديد
- لا
- عدد
- رصد
- of
- خصم
- on
- ONE
- فقط
- مقابل
- or
- الطلبات
- أخرى
- أخرى
- لنا
- خارج
- على مدى
- الخاصة
- اللوحة
- أوراق
- جزء
- خاص
- الماضي
- بيتر
- ظاهرة
- PHP
- فيزياء
- صورة
- لوحات حائط
- لحام بلازما
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- يلعب
- قوة
- قوي
- توفير الطاقة
- على وجه التحديد
- تنبأ
- تنبؤ
- تتوقع
- الضغط
- المشكلة
- عملية المعالجة
- إنتاج
- أنتج
- اقترح
- المقترح
- يقترح
- نشرت
- كوانتماجازين
- كمي
- سؤال
- بسرعة
- معدل
- الأجور
- بدلا
- في الحقيقة
- سبب
- مؤخرا
- إعادة الاتصال
- تعكس
- المناطق
- نسبيا
- الافراج عن
- بقي
- بحث
- الباحث
- الباحثين
- مراجعة
- حق
- النوع
- تقريبا
- قال
- نفسه
- النطاقات
- علوم
- العلماء
- سيكريت
- انظر تعريف
- رؤية
- بدا
- رأيت
- إحساس
- طقم
- حل
- ينبغي
- إظهار
- يظهر
- مماثل
- الأصغر
- فرقعة
- So
- شمسي
- حل
- بعض
- الفضاء
- سرعة
- بسرعة
- قضى
- نجوم
- يبدأ
- لا يزال
- متجر
- قوة
- أقوى
- دراسة
- هذه
- وتقترح
- تعرض جيد للشمس
- حلو
- نظام
- أخذ
- من
- أن
- •
- من مشاركة
- منهم
- then
- نظري
- نظرية
- تشبه
- هم
- الأشياء
- هؤلاء
- فكر
- ثلاثة
- إلى
- جدا
- تحول
- سفر
- علاج
- معالجة
- يثير
- محاولة
- تحول
- اثنان
- مع
- فهم
- فهم
- الكون
- جامعة
- us
- استخدام
- أجهزة شفط هواء
- الجهد االكهربى
- مطلوب
- وكان
- طريق..
- we
- ويب بي
- ابحث عن
- متى
- التي
- في حين
- من الذى
- لماذا
- سوف
- مع
- في غضون
- للعمل
- عامل
- أعمال
- سوف
- سنوات
- حتى الآن
- أسفرت
- عائدات
- أنت
- زفيرنت
- الرمز البريدي