esittely
Väliaikaisten kohtausten aikana aurinko heittelee ajoittain valtavan määrän energiaa avaruuteen. Auringonpurkauksiksi kutsutut purkaukset kestävät vain minuutteja, ja ne voivat laukaista katastrofaalisia sähkökatkoja ja häikäiseviä revontulia maan päällä. Mutta johtavat matemaattiset teoriamme näiden soihdutusten toiminnasta eivät pysty ennustamaan havaitsemiemme voimaa ja nopeutta.
Näiden purkausten ytimessä on mekanismi, joka muuntaa magneettisen energian voimakkaiksi valo- ja hiukkaspurkauksiksi. Tätä muutosta katalysoi prosessi, jota kutsutaan magneettiseksi uudelleenliittämiseksi, jossa törmäävät magneettikentät rikkoutuvat ja kohdistavat välittömästi uudelleen, slingshoting materiaalia kosmokseen. Auringonpurkausten tehon lisäksi uudelleenkytkentä voi saada virtaa nopeille, korkeaenergiset hiukkaset räjähtävien tähdet, hehku suihkut mustien aukkojen nauttimisesta, ja jatkuva tuuli auringon puhaltama.
Ilmiön yleisyydestä huolimatta tutkijat ovat kamppailleet ymmärtääkseen, kuinka se toimii niin tehokkaasti. A viimeaikainen teoria ehdottaa, että kun on kyse magneettisen uudelleenyhteyden mysteerien ratkaisemisesta, pienellä fysiikalla on suuri rooli. Erityisesti se selittää, miksi jotkin uudelleenkytkentätapahtumat ovat niin hämmästyttävän nopeita – ja miksi voimakkaimmat näyttävät tapahtuvan tyypillisellä nopeudella. Uudelleenliittämisen mikrofyysisten yksityiskohtien ymmärtäminen voisi auttaa tutkijoita rakentamaan parempia malleja näistä energeettisistä purkauksista ja ymmärtämään kosmisia kiukunkohtauksia.
"Toistaiseksi tämä on paras teoria, jonka voin nähdä", sanoi Hantao Ji, Princetonin yliopiston plasmafyysikko, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Se on iso saavutus."
Nesteiden kanssa haparointia
Lähes kaikki maailmankaikkeuden tunnettu aine on olemassa muodossa plasma, tulinen kaasukeitto, jossa helvetin lämpötilat ovat pilkkoneet atomeja varautuneiksi hiukkasiksi. Kun ne pyörivät ympäriinsä, nämä hiukkaset synnyttävät magneettikenttiä, jotka sitten ohjaavat hiukkasten liikkeitä. Tämä kaoottinen vuorovaikutus muodostaa sekoitettua sotkua magneettikenttäviivoja, jotka kuminauhan tavoin varastoivat yhä enemmän energiaa venyessään ja kiertyessään.
1950-luvulla tutkijat ehdottivat selitystä sille, kuinka plasmat poistavat patoutunutta energiaa, prosessia, jota alettiin kutsua magneettiseksi uudelleenyhteyttämiseksi. Kun vastakkaisiin suuntiin osoittavat magneettikenttäviivat törmäävät, ne voivat napsahtaa ja liittyä ristiin ja laukaista hiukkasia kuin kaksipuolinen ritsa.
Mutta tämä ajatus oli lähempänä abstraktia maalausta kuin täydellistä matemaattista mallia. Tutkijat halusivat ymmärtää prosessin toiminnan yksityiskohdat – tapahtumat, jotka vaikuttavat napsautukseen, miksi niin paljon energiaa vapautuu. Mutta kuuman kaasun, varautuneiden hiukkasten ja magneettikenttien sotkuista vuorovaikutusta on vaikea kesyttää matemaattisesti.
Ensimmäinen määrällinen teoria, jonka astrofyysikot Peter Sweet ja Eugene Parker kuvasivat vuonna 1957, käsittelee plasmaa magnetoituneina nesteinä. Se viittaa siihen, että vastakkaisesti varautuneiden hiukkasten törmäykset vetävät sisään magneettikenttäviivoja ja käynnistävät uudelleenkytkentätapahtumien karkaavan ketjun. Heidän teoriansa ennustaa myös, että tämä prosessi tapahtuu tietyllä nopeudella. Suhteellisen heikossa, laboratoriossa taotussa plasmassa havaitut uudelleenkytkentänopeudet vastaavat niiden ennustetta, samoin kuin pienempien suihkujen nopeudet auringon ilmakehän alemmissa kerroksissa.
Mutta aurinkopurkaus vapauttaa energiaa paljon nopeammin kuin Sweetin ja Parkerin teoria pystyy selittämään. Heidän laskelmiensa mukaan näiden soihdujen pitäisi avautua kuukausien eikä minuuttien aikana.
Viime aikoina NASA:n havainnot magnetosfäärin satelliitit havaitsi tämän nopeamman uudelleenyhteyden tapahtuvan vielä lähempänä kotia, Maan omassa magneettikentässä. Nämä havainnot sekä vuosikymmeniä kestäneiden tietokonesimulaatioiden todisteet vahvistavat tämän "nopean" uudelleenkytkentänopeuden: Energisemmissä plasmassa uudelleenkytkentä tapahtuu noin 10 prosentilla magneettikenttien etenemisnopeudesta – suuruusluokkaa nopeammin kuin Sweetin ja Parkerin teoria ennustaa. .
10 prosentin uudelleenkytkentäaste havaitaan niin yleisesti, että monet tiedemiehet pitävät sitä "Jumalan antamana numerona", sanoi. Alisa Galishnikova, Princetonin tutkija. Mutta jumalalliseen vetoaminen ei juurikaan selitä, mikä tekee yhteyden muodostumisesta niin nopeaa.
Jumalan numero
1990-luvulla fyysikot luopuivat plasman käsittelystä nesteinä, mikä oli osoittautunut liian yksinkertaiseksi. Zoomattu magnetoitu keitto koostuu todella yksittäisistä hiukkasista. Ja kuinka nämä hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, on ratkaiseva ero.
"Kun pääset mikroasteikkoon, nesteen kuvaus alkaa hajota", sanoi Amitava Bhattacharjee, plasmafyysikko Princetonissa. "[Mikrofysikaalisessa] kuvassa on asioita, joita nestekuva ei koskaan pysty vangitsemaan."
Viimeisten kahden vuosikymmenen ajan fyysikot ovat epäillyt, että Hall-ilmiönä tunnetussa sähkömagneettisessa ilmiössä saattaa olla salaisuus nopealle uudelleenyhteydelle: negatiivisesti varautuneilla elektroneilla ja positiivisesti varautuneilla ioneilla on eri massat, joten ne kulkevat magneettikenttälinjoja pitkin eri nopeuksilla. Tämä nopeusero synnyttää jännitteen erotettujen varausten välille.
Vuonna 2001 Bhattacharjee ja hänen kollegansa osoittivat että vain mallit, jotka sisälsivät Hall-ilmiön, tuottivat sopivan nopeat uudelleenkytkentänopeudet. Mutta kuinka tämä jännite tuotti maagisen 10 %, jäi mysteeriksi. "Se ei näyttänyt meille "miten" ja "miksi", sanoi Yi-Hsin Liu, plasmafyysikko Dartmouth Collegessa.
esittely
Nyt kahdessa äskettäin julkaistussa teoreettisessa artikkelissa Liu ja kollegat ovat yrittäneet täyttää yksityiskohdat.
- ensimmäinen paperi, julkaistu Viestinnän fysiikka, kuvaa kuinka jännite indusoi magneettikentän, joka vetää elektroneja pois kahden törmäävän magneettisen alueen keskustasta. Tämä poikkeama tuottaa tyhjiön, joka imee uusia kenttäviivoja ja puristaa ne keskelle, jolloin magneettinen ritsa muodostuu nopeammin.
"Se kuva jäi väliin... [mutta] se tuijotti meitä kasvoihin", sanoi Jim Drake, plasmafyysikko Marylandin yliopistosta. "Tämä on ensimmäinen vakuuttava argumentti, jonka olen koskaan nähnyt."
In toinen paperi, julkaistu Fyysisen tarkastelun kirjaimet, Liu ja hänen tutkija-assistenttinsa Matthew Goodbred kuvaavat, kuinka sama tyhjiövaikutus syntyy äärimmäisissä plasmassa, jotka sisältävät erilaisia aineosia. Esimerkiksi mustien aukkojen ympärillä plasman uskotaan koostuvan elektroneista ja yhtä massiivisista positroneista, joten Hall-ilmiö ei enää päde. Silti "maagisesti yhteyden muodostaminen toimii edelleen samalla tavalla", Liu sanoi. Tutkijat ehdottavat, että näissä vahvemmissa magneettikentissä suurin osa energiasta kuluu hiukkasten kiihdyttämiseen sen sijaan, että niitä lämmitettäisiin, mikä taas luo paineen alenemisen, joka tuottaa jumalallisen 10 prosentin nopeuden.
"Se on merkittävä virstanpylväs teoreettisesti", sanoi Lorenzo Sironi, teoreettinen astrofyysikko Columbian yliopistosta, joka työskentelee korkeaenergisten plasmasuihkujen tietokonesimulaatioiden parissa. "Tämä antaa meille luottamusta… että se, mitä näemme simulaatioissamme, ei ole hullua."
Hiukkasten poimiminen
Tutkijat eivät voi mallintaa jokaista yksittäistä hiukkasta laajamittaisissa plasmasimulaatioissa. Tämä tuottaisi miljardeja teratavuja dataa ja kestäisi satoja vuosia jopa edistyneimpiä supertietokoneita käytettäessä. Mutta tutkijat keksivät äskettäin kuinka käsitellä tällaista raskasta järjestelmää pienempänä, paremmin hallittavana hiukkasjoukona.
Yksittäisten hiukkasten huomioimisen tärkeyden tutkimiseksi Galishnikova ja kollegat vertasivat kahta lisääntyvän mustan aukon simulaatiota - toisessa käsitellään plasmaa homogeenisena nesteenä ja toisessa heitettiin noin miljardi hiukkasta seokseen. Niiden tulokset, julkaistu maaliskuussa vuonna Fyysisen tarkastelun kirjaimet, osoittavat, että mikrofysiikan sisällyttäminen johtaa selvästi erilaisiin kuviin mustan aukon soihdutuksista, hiukkasten kiihtyvyydestä ja kirkkauden vaihteluista.
Nyt tiedemiehet toivovat, että Liun kaltaiset teoreettiset edistysaskeleet johtavat magneettisen uudelleenkytkentämalleihin, jotka heijastavat tarkemmin luontoa. Mutta vaikka hänen teoriansa pyrkii ratkaisemaan uudelleenkytkentänopeuden ongelman, se ei selitä miksi jotkin kenttäviivat törmäävät ja laukaisevat yhteyden uudelleen, mutta eivät toiset. Se ei myöskään kuvaile, kuinka ulosvirtaava energia jakautuu suihkuiksi, lämmöksi ja kosmisiin säteisiin – tai miten tämä toimii kolmessa ulottuvuudessa ja suuremmissa mittakaavassa. Silti Liun työ osoittaa, kuinka oikeissa olosuhteissa magneettinen uudelleenkytkentä voi olla riittävän tehokas ajamaan lyhytaikaisia mutta väkivaltaisia taivaanpurkauksia.
"Sinun on vastattava kysymykseen "miksi" - se on ratkaiseva osa tieteen edistymistä", Drake sanoi. "Luottamus siihen, että ymmärrämme mekanismin, antaa meille paljon paremman kyvyn yrittää selvittää, mitä tapahtuu."
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
- Osta ja myy osakkeita PRE-IPO-yhtiöissä PREIPO®:lla. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.quantamagazine.org/the-tiny-physics-behind-immense-cosmic-eruptions-20230515/
- :on
- :On
- :ei
- :missä
- ][s
- $ YLÖS
- 2001
- a
- kyky
- TIIVISTELMÄ
- kiihtyvä
- Tili
- tarkasti
- saavutus
- Lisäksi
- kehittynyt
- ennakot
- uudelleen
- tavoitteet
- Kaikki
- Salliminen
- pitkin
- Myös
- määrä
- an
- ja
- Toinen
- vastaus
- Kaikki
- asianmukaisesti
- OVAT
- perustelu
- noin
- AS
- Avustaja
- At
- Tunnelma
- yritettiin
- pois
- BE
- takana
- PARAS
- Paremmin
- välillä
- Iso
- Miljardi
- miljardeja
- Musta
- Musta aukko
- mustat aukot
- Tauko
- Breaking
- rakentaa
- mutta
- by
- laskelmat
- nimeltään
- tuli
- CAN
- kaapata
- katastrofaalinen
- keskus
- ketju
- ominainen
- peritään
- maksut
- olosuhteet
- lähempänä
- työtovereiden
- College
- collide
- COLUMBIA
- tulee
- verrattuna
- täydellinen
- tietokone
- luottamus
- Vahvistaa
- Harkita
- ottaen huomioon
- Kosmiset säteet
- Maailmankaikkeus
- voisi
- hullu
- Luominen
- ratkaiseva
- tiedot
- vuosikymmeninä
- kuvata
- on kuvattu
- kuvaus
- yksityiskohdat
- DID
- ero
- eri
- mitat
- Diversion
- do
- ei
- ei
- tekee
- alas
- piirtää
- kiinnittää
- ajaa
- kukin
- maa
- vaikutus
- tehokas
- tehokkaasti
- elektronit
- syntyy
- energia
- tarpeeksi
- yhtä
- Jopa
- Tapahtumat
- EVER
- näyttö
- esimerkki
- olemassa
- Selittää
- selittää
- selitys
- äärimmäinen
- Kasvot
- FAIL
- paljon
- FAST
- nopeampi
- ala
- Fields
- Kuva
- kuviollinen
- täyttää
- Etunimi
- neste
- varten
- muoto
- Eteenpäin
- alkaen
- GAS
- tuottaa
- synnyttää
- saada
- tietty
- antaa
- menee
- ohjaavat
- HAD
- Sali
- Happening
- Olla
- sydän
- auttaa
- hänen
- pitää
- Reikä
- Holes
- Koti
- toivoa
- KUUMA
- Miten
- Miten
- HTML
- http
- HTTPS
- Sadat
- i
- ajatus
- tunnistettu
- valtava
- merkitys
- in
- mukana
- sisältävät
- henkilökohtainen
- vaikutus
- heti
- olla vuorovaikutuksessa
- vuorovaikutus
- tulee
- tutkia
- osallistuva
- IT
- Jets
- tunnettu
- laaja
- suurempi
- Sukunimi
- käynnistäminen
- kerrokset
- johtaa
- johtava
- Liidit
- valo
- pitää
- linjat
- vähän
- kauemmin
- alentaa
- tehty
- aikakauslehti
- Magneettikenttä
- magneettinen uudelleenkytkentä
- merkittävä
- tehdä
- TEE
- Tekeminen
- monet
- maaliskuu
- Maryland
- massat
- massiivinen
- ottelu
- materiaali
- matemaattinen
- matemaattisesti
- asia
- Matteus
- Saattaa..
- mekanismi
- pelkkä
- ehkä
- virstanpylväs
- minuuttia
- malli
- mallit
- kk
- lisää
- eniten
- liikkeet
- liikkuvat
- paljon
- Mysteeri
- Nasa
- luonto
- negatiivisesti
- ei ikinä
- Uusi
- Nro
- numero
- tarkkailla
- of
- pois
- on
- ONE
- vain
- päinvastainen
- or
- määräys
- Muut
- Muuta
- meidän
- ulos
- yli
- oma
- maalaus
- paperit
- osa
- erityinen
- Ohi
- Pietari
- ilmiö
- PHP
- Fysiikka
- kuva
- kuvat
- Plasma
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- soittaa
- teho
- voimakas
- Virran
- tarkasti
- ennustaa
- ennustus
- ennustaa
- paine
- Ongelma
- prosessi
- tuottaa
- valmistettu
- ehdottaa
- ehdotettu
- ehdottaa
- julkaistu
- Kvantamagatsiini
- määrällinen
- kysymys
- nopeasti
- hinta
- Hinnat
- pikemminkin
- ihan oikeesti
- reason
- äskettäin
- rekonnektio
- heijastaa
- alueet
- suhteellisesti
- vapauta
- pysyi
- tutkimus
- tutkija
- Tutkijat
- arviot
- oikein
- Rooli
- karkeasti
- Said
- sama
- asteikot
- tiede
- tutkijat
- salaisuus
- nähdä
- koska
- näyttää
- nähneet
- tunne
- setti
- laskeutua
- shouldnt
- näyttää
- Näytä
- samankaltainen
- pienempiä
- napsahtaa
- So
- aurinko-
- Solving
- jonkin verran
- Tila
- nopeus
- nopeudet
- käytetty
- Tähteä
- alkaa
- Yhä
- verkkokaupasta
- vahvuus
- vahvempi
- tutkimus
- niin
- Ehdottaa
- aurinko
- makea
- järjestelmä
- ottaa
- kuin
- että
- -
- heidän
- Niitä
- sitten
- teoreettinen
- teoria
- Nämä
- ne
- asiat
- tätä
- ne
- ajatus
- kolmella
- että
- liian
- Muutos
- matkustaa
- kohdella
- käsittelemällä
- laukaista
- yrittää
- Sorvatut
- kaksi
- varten
- ymmärtää
- ymmärtäminen
- CasinoUniverse
- yliopisto
- us
- käyttämällä
- tyhjiö
- Jännite
- halusi
- oli
- Tapa..
- we
- WebP
- Mitä
- kun
- joka
- vaikka
- KUKA
- miksi
- tulee
- with
- sisällä
- Referenssit
- työskentely
- toimii
- olisi
- vuotta
- vielä
- tuotti
- saannot
- Voit
- zephyrnet
- Postinumero