Bevezetés
A röpke rohamok során a nap időnként óriási mennyiségű energiát lövell az űrbe. Ezeket a napkitöréseknek nevezett kitörések percekig tartanak, és katasztrofális áramszüneteket és káprázatos aurórákat idézhetnek elő a Földön. De vezető matematikai elméleteink arra vonatkozóan, hogyan működnek ezek a fáklyák, nem tudják megjósolni a megfigyelésünk erejét és sebességét.
Ezeknek a kitöréseknek a középpontjában egy olyan mechanizmus áll, amely a mágneses energiát erőteljes fény- és részecskék lökéssé alakítja. Ezt az átalakulást a mágneses újrakapcsolásnak nevezett folyamat katalizálja, amelynek során az ütköző mágneses mezők megtörnek, és azonnal visszaigazítják az anyagot a kozmoszba. Amellett, hogy a napkitöréseket táplálja, az újracsatlakozás energiát adhat a gyors, nagy energiájú részecskék felrobbanó csillagok lökték ki, a ragyogás fúvókák lakmározó fekete lyukakból, És a állandó szél fújta a nap.
Annak ellenére, hogy a jelenség mindenütt jelen van, a tudósok küzdöttek azért, hogy megértsék, hogyan működik ilyen hatékonyan. A legújabb elmélet azt javasolja, hogy amikor a mágneses újracsatlakozás rejtélyeinek megoldásáról van szó, az apró fizika nagy szerepet játszik. Ez különösen azt magyarázza, hogy egyes újracsatlakozási események miért olyan elképesztően gyorsak – és miért tűnik úgy, hogy a legerősebbek jellemző sebességgel következnek be. Az újracsatlakozás mikrofizikai részleteinek megértése segítheti a kutatókat, hogy jobb modelleket készítsenek ezekről az energetikai kitörésekről, és megértsék a kozmikus dührohamokat.
"Eddig ez a legjobb elmélet, amit láthatok" - mondta Hantao Ji, a Princeton Egyetem plazmafizikusa, aki nem vett részt a vizsgálatban. – Ez nagy eredmény.
Folyadékokkal babrálni
A világegyetemben szinte minden ismert anyag formájában létezik vérplazma, egy tüzes gázleves, ahol a pokoli hőmérséklet az atomokat töltött részecskékre bontotta. Ahogy körbefordulnak, ezek a részecskék mágneses mezőket generálnak, amelyek aztán irányítják a részecskék mozgását. Ez a kaotikus interakció mágneses erővonalak zavaros zűrzavarát köti össze, amelyek, mint a gumiszalagok, egyre több energiát tárolnak, miközben megnyúlnak és csavarodnak.
Az 1950-es években a tudósok magyarázatot javasoltak arra, hogy a plazmák hogyan bocsátják ki a felgyülemlett energiájukat, ezt a folyamatot mágneses újracsatlakozásnak nevezték. Amikor az ellentétes irányba mutató mágneses erővonalak ütköznek, elpattanhatnak és keresztbe kapcsolódhatnak, és kétoldalas csúzliként bocsáthatják ki a részecskéket.
De ez az ötlet közelebb állt egy absztrakt festményhez, mint egy komplett matematikai modellhez. A tudósok meg akarták érteni a folyamat működésének részleteit – a csattanást befolyásoló eseményeket, az okot, amiért ennyi energia szabadul fel. De a forró gáz, a töltött részecskék és a mágneses mezők zavaros összjátékát nehéz matematikailag megszelídíteni.
Az első mennyiségi elmélet1957-ben Peter Sweet és Eugene Parker asztrofizikusok írták le, és a plazmákat mágnesezett folyadékként kezeli. Azt sugallja, hogy az ellentétes töltésű részecskék ütközései mágneses erővonalakat vonnak be, és az újracsatlakozási események elszabadult láncolatát indítják el. Elméletük azt is előrevetíti, hogy ez a folyamat meghatározott sebességgel megy végbe. A viszonylag gyenge, laboratóriumban kovácsolt plazmákban megfigyelt újracsatlakozási sebesség megegyezik az előrejelzésükkel, csakúgy, mint a nap légkörének alsó rétegeiben lévő kisebb sugarak sebessége.
De a napkitörések sokkal gyorsabban bocsátanak ki energiát, mint ahogy Sweet és Parker elmélete meg tudja számolni. Számításaik szerint ezeknek a fáklyáknak hónapok, nem pedig percek alatt kell kibontakozniuk.
Nemrég a NASA megfigyelései magnetoszférikus műholdak felismerte, hogy ez a gyorsabb újracsatlakozás még közelebb megy végbe az otthonunkhoz, a Föld saját mágneses mezőjében. Ezek a megfigyelések, valamint a több évtizedes számítógépes szimulációk bizonyítékai megerősítik ezt a „gyors” újracsatlakozási sebességet: Az energikusabb plazmákban az újracsatlakozás a mágneses mezők terjedési sebességének nagyjából 10%-ánál megy végbe – nagyságrendekkel gyorsabban, mint Sweet és Parker elmélete jósolja. .
A 10%-os újracsatlakozási arány olyan általánosan megfigyelhető, hogy sok tudós „Isten adta számnak” tartja. Alisa Galisnikova, a Princeton kutatója. De az istenire hivatkozva nem sok magyarázatot adunk arra, hogy mi teszi olyan gyorssá az újracsatlakozást.
Isten száma
Az 1990-es években a fizikusok elfordultak attól, hogy a plazmákat folyadékként kezeljék, ami túlságosan leegyszerűsítőnek bizonyult. Kinagyítva a mágnesezett leves valóban egyedi részecskékből áll. És az, hogy ezek a részecskék hogyan lépnek kölcsönhatásba egymással, döntő különbséget jelent.
„Amikor eljutunk a mikroskálákhoz, a folyadékleírás kezd tönkremenni” – mondta Amitava Bhattacharjee, a Princeton plazmafizikusa. "A [mikrofizikai] képben olyan dolgok vannak, amelyeket a folyékony kép soha nem tud rögzíteni."
Az elmúlt két évtizedben a fizikusok azt gyanították, hogy a Hall-effektusként ismert elektromágneses jelenség rejtheti magában a gyors újracsatlakozás titkát: a negatív töltésű elektronok és a pozitív töltésű ionok tömege eltérő, ezért eltérő sebességgel haladnak a mágneses erővonalak mentén. Ez a sebességkülönbség feszültséget generál a szétválasztott töltések között.
2001-ben Bhattacharjee és kollégái kimutatta, hogy csak a Hall-effektust tartalmazó modellek adtak megfelelően gyors újracsatlakozási arányt. De hogy ez a feszültség pontosan hogyan hozta létre a mágikus 10%-ot, továbbra is rejtély maradt. „Nem mutatta meg nekünk a „hogyan” és a „miért” fogalmát” – mondta Yi-Hsin Liu, a Dartmouth College plazmafizikusa.
Bevezetés
Most két nemrégiben megjelent elméleti cikkben Liu és munkatársai megpróbálták kitölteni a részleteket.
A első papír, kiadva Kommunikációs fizika, leírja, hogy a feszültség hogyan indukál olyan mágneses teret, amely elektronokat von el a két ütköző mágneses tartomány közepétől. Ez az eltérítés vákuumot hoz létre, amely beszívja az új erővonalakat, és a közepébe szorítja őket, lehetővé téve a mágneses csúzli gyorsabb kialakulását.
„Az a kép kimaradt… [de] az arcunkba nézett” – mondta Jim Drake, a Marylandi Egyetem plazmafizikusa. "Ez az első meggyőző érv, amit valaha láttam."
A második papír, kiadva Fizikai áttekintés betűk, Liu és egyetemi kutatási asszisztense, Matthew Goodbred leírja, hogyan alakul ki ugyanaz a vákuumhatás a különböző összetevőket tartalmazó extrém plazmákban. A fekete lyukak körül például úgy gondolják, hogy a plazmák elektronokból és ugyanolyan tömegű pozitronokból állnak, így a Hall-effektus már nem érvényesül. Ennek ellenére „varázsütésre az újracsatlakozás még mindig hasonló módon működik” – mondta Liu. A kutatók azt javasolják, hogy ezekben az erősebb mágneses mezőkben az energia nagy részét a részecskék felgyorsítására, nem pedig melegítésére fordítsák – ismét olyan nyomáscsökkenést okozva, amely az isteni 10%-os arányt eredményezi.
„Elméletileg ez egy jelentős mérföldkő” – mondta Lorenzo Sironi, a Columbia Egyetem elméleti asztrofizikusa, aki nagy energiájú plazmasugarak számítógépes szimulációin dolgozik. „Ez önbizalmat ad… hogy amit a szimulációinkban látunk, az nem őrültség.”
Részecskék szedése
A tudósok nem tudják modellezni az egyes részecskéket nagy léptékű plazma szimulációkban. Ezzel több milliárd terabájt adat keletkezne, és több száz évbe telne, még a legfejlettebb szuperszámítógépek használatával is. A kutatók azonban nemrégiben rájöttek, hogyan lehet egy ilyen nehézkes rendszert kisebb, jobban kezelhető részecskehalmazként kezelni.
Az egyes részecskék figyelembevételének fontosságának vizsgálata érdekében Galisnikova és munkatársai egy felszaporodó fekete lyuk két szimulációját hasonlították össze – az egyik a plazmát homogén folyadékként kezeli, a másik pedig nagyjából egymilliárd részecskét dobott a keverékbe. Az eredményeikmárciusában jelent meg ben Fizikai áttekintés betűk, azt mutatják, hogy a mikrofizika beépítése egyértelműen eltérő képeket eredményez a fekete lyuk kitöréseiről, a részecskegyorsulásokról és a fényerő változásairól.
A tudósok azt remélik, hogy az olyan elméleti fejlemények, mint a Liué, olyan mágneses újrakapcsolási modellekhez vezetnek, amelyek pontosabban tükrözik a természetet. Ám bár elmélete az újracsatlakozási sebesség problémájának megoldására irányul, nem magyarázza meg, hogy egyes mezővonalak miért ütköznek és váltanak ki újracsatlakozást, mások miért nem. Azt sem írja le, hogy a kiáramló energia hogyan oszlik fel fúvókára, hőre és kozmikus sugarakra – vagy hogy mindez hogyan működik három dimenzióban és nagyobb léptékben. Mégis, Liu munkája megmutatja, hogy megfelelő körülmények között a mágneses újracsatlakozás miként lehet elég hatékony ahhoz, hogy efemer, de heves égi kitöréseket indítson el.
„Meg kell válaszolnia a „miért” kérdésre – ez döntő része a tudomány előrehaladásának” – mondta Drake. "Ha meg vagyunk győződve arról, hogy megértjük a mechanizmust, sokkal jobban meg tudjuk próbálni kitalálni, mi történik."
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
- Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.quantamagazine.org/the-tiny-physics-behind-immense-cosmic-eruptions-20230515/
- :van
- :is
- :nem
- :ahol
- ][p
- $ UP
- 2001
- a
- képesség
- KIVONAT
- gyorsuló
- Fiók
- pontosan
- teljesítmény
- mellett
- fejlett
- előlegek
- újra
- célok
- Minden termék
- lehetővé téve
- mentén
- Is
- összeg
- an
- és a
- Másik
- válasz
- bármilyen
- megfelelő
- VANNAK
- érv
- körül
- AS
- Helyettes
- At
- Légkör
- megkísérelt
- el
- BE
- mögött
- BEST
- Jobb
- között
- Nagy
- Billió
- milliárd
- Fekete
- Black Hole
- fekete lyukak
- szünet
- Törés
- épít
- de
- by
- számítások
- hívott
- jött
- TUD
- elfog
- végzetes
- Központ
- lánc
- jellegzetes
- töltött
- díjak
- körülmények
- közelebb
- munkatársai
- Főiskola
- Összeütközik
- KOLUMBIA
- jön
- képest
- teljes
- számítógép
- bizalom
- megerősít
- Fontolja
- figyelembe véve
- Kozmikus sugarak
- Világegyetem
- tudott
- őrült
- létrehozása
- kritikus
- dátum
- évtizedek
- leírni
- leírt
- leírás
- részletek
- DID
- különbség
- különböző
- méretek
- Elterelés
- do
- nem
- Nem
- Ennek
- le-
- húz
- felhívja
- hajtás
- minden
- föld
- hatás
- hatékony
- eredményesen
- elektronok
- kiemelkedik
- energia
- elég
- egyaránt
- Még
- események
- EVER
- bizonyíték
- példa
- létezik
- Magyarázza
- Elmagyarázza
- magyarázat
- szélső
- Arc
- FAIL
- messze
- GYORS
- gyorsabb
- mező
- Fields
- Ábra
- mintás
- kitöltése
- vezetéknév
- folyadék
- A
- forma
- Előre
- ból ből
- GAS
- generál
- generál
- kap
- adott
- ad
- megy
- útmutató
- kellett
- Csarnok
- Esemény
- Legyen
- Szív
- segít
- övé
- tart
- Lyuk
- Holes
- Kezdőlap
- remény
- FORRÓ
- Hogyan
- How To
- HTML
- http
- HTTPS
- Több száz
- i
- ötlet
- azonosított
- óriási
- fontosság
- in
- beleértve
- amely magában foglalja
- egyéni
- befolyás
- azonnal
- kölcsönhatásba
- kölcsönhatás
- bele
- vizsgálja
- részt
- IT
- Jets
- ismert
- nagyarányú
- nagyobb
- keresztnév
- indítás
- tojók
- vezet
- vezető
- vezetékek
- fény
- mint
- vonalak
- kis
- hosszabb
- alacsonyabb
- készült
- magazin
- Mágneses mező
- mágneses újracsatlakozás
- fontos
- csinál
- KÉSZÍT
- Gyártás
- sok
- március
- Maryland
- tömegek
- tömeges
- Mérkőzés
- anyag
- matematikai
- matematikailag
- Anyag
- matthew
- Lehet..
- mechanizmus
- mers
- esetleg
- mérföldkő
- Perc
- modell
- modellek
- hónap
- több
- a legtöbb
- mozgások
- mozgó
- sok
- Rejtély
- Nasa
- Természet
- negatívan
- soha
- Új
- nem
- szám
- megfigyelni
- of
- kedvezmény
- on
- ONE
- csak
- szemben
- or
- rendelés
- Más
- Egyéb
- mi
- ki
- felett
- saját
- festmény
- papírok
- rész
- különös
- múlt
- kimerül
- jelenség
- PHP
- Fizika
- kép
- képek
- Vérplazma
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- játszik
- hatalom
- erős
- Bekapcsolom
- pontosan
- előre
- előrejelzés
- jósolja
- nyomás
- Probléma
- folyamat
- gyárt
- Készült
- javasol
- javasolt
- javasolja
- közzétett
- Quantamagazine
- mennyiségi
- kérdés
- gyorsan
- Arány
- Az árak
- Inkább
- tényleg
- ok
- nemrég
- újracsatlakozás
- tükröznie
- régiók
- viszonylag
- engedje
- maradt
- kutatás
- kutató
- kutatók
- Kritika
- jobb
- Szerep
- nagyjából
- Mondott
- azonos
- Mérleg
- Tudomány
- tudósok
- Titkos
- lát
- látás
- látszik
- látott
- értelemben
- készlet
- rendezni
- kellene
- előadás
- Műsorok
- hasonló
- kisebb
- Snap
- So
- nap
- Megoldása
- néhány
- Hely
- sebesség
- sebesség
- költött
- Csillag
- kezdődik
- Még mindig
- tárolni
- erő
- erősebb
- Tanulmány
- ilyen
- javasolja,
- nap
- édes
- rendszer
- Vesz
- mint
- hogy
- A
- azok
- Őket
- akkor
- elméleti
- elmélet
- Ezek
- ők
- dolgok
- ezt
- azok
- gondoltam
- három
- nak nek
- is
- Átalakítás
- utazás
- kezelésére
- kezelésére
- kiváltó
- megpróbál
- Fordult
- kettő
- alatt
- megért
- megértés
- Világegyetem
- egyetemi
- us
- segítségével
- Vákuum
- Feszültség
- kívánatos
- volt
- Út..
- we
- webp
- Mit
- amikor
- ami
- míg
- WHO
- miért
- lesz
- val vel
- belül
- Munka
- dolgozó
- művek
- lenne
- év
- még
- engedett
- hozamok
- te
- zephyrnet
- Postai irányítószám