Pengantar
Selama serangan singkat, matahari sesekali melontarkan energi yang sangat besar ke luar angkasa. Disebut jilatan api matahari, letusan ini berlangsung hanya beberapa menit, dan dapat memicu pemadaman listrik yang dahsyat dan aurora yang menyilaukan di Bumi. Tetapi teori matematis terkemuka kami tentang cara kerja suar ini gagal memprediksi kekuatan dan kecepatan dari apa yang kami amati.
Inti dari semburan ini adalah mekanisme yang mengubah energi magnetik menjadi semburan cahaya dan partikel yang kuat. Transformasi ini dikatalisis oleh proses yang disebut penyambungan kembali magnetik, di mana medan magnet yang bertabrakan pecah dan langsung meluruskan kembali, menjepret material ke dalam kosmos. Selain menyalakan semburan matahari, penyambungan kembali dapat memberi daya pada yang cepat, partikel berenergi tinggi dikeluarkan oleh bintang-bintang yang meledak, cahaya dari jet dari pesta lubang hitam, Dan angin konstan tertiup matahari.
Terlepas dari fenomena yang ada di mana-mana, para ilmuwan telah berjuang untuk memahami cara kerjanya dengan sangat efisien. A teori terbaru mengusulkan bahwa ketika datang untuk memecahkan misteri rekoneksi magnetik, fisika kecil memainkan peran besar. Secara khusus, ini menjelaskan mengapa beberapa peristiwa penyambungan kembali terjadi dengan sangat cepat โ dan mengapa yang terkuat tampaknya terjadi pada kecepatan yang khas. Memahami detail mikrofisika dari penyambungan kembali dapat membantu para peneliti membangun model yang lebih baik dari letusan energik ini dan memahami amukan kosmik.
โSejauh ini, ini adalah teori terbaik yang bisa saya lihat,โ kata Hantao Ji, seorang fisikawan plasma di Universitas Princeton yang tidak terlibat dalam penelitian ini. โIni pencapaian besar.โ
Meraba-raba Dengan Cairan
Hampir semua materi yang dikenal di alam semesta ada dalam bentuk plasma, sup gas yang berapi-api di mana suhu neraka telah melucuti atom menjadi partikel bermuatan. Saat mereka berputar-putar, partikel-partikel itu menghasilkan medan magnet, yang kemudian memandu gerakan partikel-partikel itu. Interaksi kacau ini merajut kekacauan garis medan magnet yang, seperti karet gelang, menyimpan lebih banyak energi saat diregangkan dan dipelintir.
Pada tahun 1950-an, para ilmuwan mengusulkan penjelasan tentang bagaimana plasma mengeluarkan energi yang terpendam, sebuah proses yang kemudian disebut rekoneksi magnetik. Ketika garis-garis medan magnet yang menunjuk ke arah yang berlawanan bertabrakan, garis-garis itu dapat patah dan saling terhubung, meluncurkan partikel seperti ketapel dua sisi.
Tapi ide ini lebih dekat dengan lukisan abstrak daripada model matematika yang lengkap. Para ilmuwan ingin memahami detail bagaimana proses itu bekerja โ peristiwa yang memengaruhi gertakan, alasan mengapa begitu banyak energi dilepaskan. Tetapi interaksi yang berantakan antara gas panas, partikel bermuatan, dan medan magnet sulit dijinakkan secara matematis.
Kuantitatif pertama teori, dijelaskan pada tahun 1957 oleh astrofisikawan Peter Sweet dan Eugene Parker, memperlakukan plasma sebagai cairan magnet. Ini menunjukkan bahwa tabrakan partikel bermuatan berlawanan menarik garis medan magnet dan memicu rangkaian peristiwa penyambungan kembali yang tak terkendali. Teori mereka juga memprediksi bahwa proses ini terjadi pada tingkat tertentu. Laju penyambungan kembali yang diamati dalam plasma yang dipalsukan di laboratorium yang relatif lemah cocok dengan prediksi mereka, begitu pula laju jet yang lebih kecil di lapisan bawah atmosfer matahari.
Tapi jilatan api matahari melepaskan energi jauh lebih cepat daripada yang dapat dijelaskan oleh teori Sweet dan Parker. Menurut perhitungan mereka, semburan itu seharusnya menyebar selama berbulan-bulan, bukan menit.
Baru-baru ini, pengamatan dari NASA satelit magnetosfer mengidentifikasi penyambungan kembali yang lebih cepat ini terjadi lebih dekat ke rumah, di medan magnet Bumi sendiri. Pengamatan tersebut, bersama dengan bukti dari beberapa dekade simulasi komputer, mengkonfirmasi tingkat rekoneksi "cepat" ini: Dalam plasma yang lebih energik, rekoneksi terjadi pada sekitar 10% dari kecepatan di mana medan magnet merambat - lipat lebih cepat daripada yang diprediksi oleh teori Sweet dan Parker .
Tingkat rekoneksi 10% diamati secara universal sehingga banyak ilmuwan menganggapnya sebagai "angka yang diberikan Tuhan," kata Alisa Galishnikova, seorang peneliti di Princeton. Tetapi memohon yang ilahi tidak banyak menjelaskan apa yang membuat koneksi ulang begitu cepat.
Nomor Tuhan
Pada 1990-an, fisikawan berpaling dari memperlakukan plasma sebagai cairan, yang ternyata terlalu sederhana. Diperbesar, sup bermagnet benar-benar terdiri dari partikel individu. Dan bagaimana partikel-partikel itu berinteraksi satu sama lain membuat perbedaan penting.
"Ketika Anda sampai ke skala mikro, deskripsi cairan mulai rusak," kata Amitava Bhattacharjee, seorang fisikawan plasma di Princeton. "Gambar [mikrofisik] memiliki hal-hal di dalamnya yang tidak akan pernah bisa ditangkap oleh gambar cair."
Selama dua dekade terakhir, fisikawan menduga bahwa fenomena elektromagnetik yang dikenal sebagai efek Hall mungkin menyimpan rahasia penyambungan kembali yang cepat: Elektron bermuatan negatif dan ion bermuatan positif memiliki massa yang berbeda, sehingga mereka berjalan di sepanjang garis medan magnet dengan kecepatan berbeda. Perbedaan kecepatan itu menghasilkan tegangan antara muatan yang terpisah.
Pada tahun 2001, Bhattacharjee dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa hanya model yang menyertakan efek Hall yang menghasilkan tingkat rekoneksi cepat yang sesuai. Tapi tepatnya bagaimana voltase itu menghasilkan 10% magis tetap menjadi misteri. โItu tidak menunjukkan kepada kita 'bagaimana' dan 'mengapa,'โ kata Yi-Hsin Liu, seorang fisikawan plasma di Dartmouth College.
Pengantar
Sekarang, dalam dua makalah teoretis yang diterbitkan baru-baru ini, Liu dan rekannya telah berusaha untuk mengisi rinciannya.
Grafik kertas pertama, diterbitkan dalam Fisika Komunikasi, menjelaskan bagaimana tegangan menginduksi medan magnet yang menarik elektron menjauh dari pusat dua daerah magnet yang bertabrakan. Pengalihan itu menghasilkan ruang hampa yang menyedot garis medan baru dan menjepitnya di tengah, memungkinkan ketapel magnet terbentuk lebih cepat.
โGambar itu terlewatkanโฆ [tetapi] itu menatap wajah kami,โ kata Jim Drake, fisikawan plasma di University of Maryland. "Ini adalah argumen meyakinkan pertama yang pernah saya lihat."
Dalam majalah makalah kedua, diterbitkan dalam Physical Review Letters, Liu dan asisten peneliti sarjananya Matthew Goodbred menjelaskan bagaimana efek vakum yang sama muncul dalam plasma ekstrim yang mengandung bahan berbeda. Di sekitar lubang hitam, misalnya, plasma dianggap terdiri dari elektron dan positron yang sama masifnya, sehingga efek Hall tidak berlaku lagi. Namun, โsecara ajaib, rekoneksi masih bekerja dengan cara yang sama,โ kata Liu. Para peneliti mengusulkan bahwa dalam medan magnet yang lebih kuat ini, sebagian besar energi dihabiskan untuk mempercepat partikel daripada memanaskannya - lagi-lagi menciptakan penipisan tekanan yang menghasilkan tingkat 10% yang luar biasa.
"Ini tonggak utama secara teoritis," kata Lorenzo Sironi, seorang ahli astrofisika teoretis di Universitas Columbia yang mengerjakan simulasi komputer jet plasma berenergi tinggi. โIni memberi kami keyakinan โฆ bahwa apa yang kami lihat dalam simulasi kami tidak gila.โ
Memilih Partikel
Para ilmuwan tidak dapat memodelkan setiap partikel dalam simulasi plasma skala besar. Melakukan hal itu akan menghasilkan miliaran terabyte data dan membutuhkan waktu ratusan tahun untuk menyelesaikannya, bahkan menggunakan superkomputer tercanggih sekalipun. Tetapi para peneliti baru-baru ini menemukan cara untuk memperlakukan sistem yang berat seperti itu sebagai kumpulan partikel yang lebih kecil dan lebih mudah diatur.
Untuk menyelidiki pentingnya mempertimbangkan partikel individu, Galishnikova dan rekannya membandingkan dua simulasi lubang hitam yang bertambah โ satu memperlakukan plasma sebagai cairan homogen, dan yang lainnya melemparkan kira-kira satu miliar partikel ke dalam campuran. Hasil mereka, diterbitkan pada bulan Maret di Physical Review Letters, menunjukkan bahwa menggabungkan mikrofisika menghasilkan gambar yang sangat berbeda dari semburan lubang hitam, percepatan partikel, dan variasi kecerahan.
Sekarang, para ilmuwan berharap kemajuan teoretis seperti Liu akan mengarah pada model penyambungan kembali magnetik yang mencerminkan alam secara lebih akurat. Tapi sementara teorinya bertujuan untuk menyelesaikan masalah tingkat penyambungan kembali, itu tidak menjelaskan mengapa beberapa garis bidang bertabrakan dan memicu penyambungan kembali tetapi tidak yang lain. Itu juga tidak menjelaskan bagaimana energi yang keluar dibagi menjadi jet, panas, dan sinar kosmik - atau bagaimana semua ini bekerja dalam tiga dimensi dan skala yang lebih besar. Namun, karya Liu menunjukkan bagaimana, dalam keadaan yang tepat, penyambungan kembali magnetik dapat cukup efisien untuk mendorong ledakan langit yang singkat namun dahsyat.
"Anda harus menjawab pertanyaan 'mengapa' - itu adalah bagian penting untuk bergerak maju dengan ilmu pengetahuan," kata Drake. โMemiliki keyakinan bahwa kita memahami mekanismenya memberi kita kemampuan yang jauh lebih baik untuk mencoba mencari tahu apa yang sedang terjadi.โ
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
- Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPOยฎ. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.quantamagazine.org/the-tiny-physics-behind-immense-cosmic-eruptions-20230515/
- :memiliki
- :adalah
- :bukan
- :Di mana
- ][P
- $NAIK
- 2001
- a
- kemampuan
- ABSTRAK
- mempercepat
- Akun
- akurat
- prestasi
- tambahan
- maju
- uang muka
- lagi
- bertujuan
- Semua
- Membiarkan
- sepanjang
- juga
- jumlah
- an
- dan
- Lain
- menjawab
- Apa pun
- tepat
- ADALAH
- argumen
- sekitar
- AS
- Asisten
- At
- Suasana
- berusaha
- jauh
- BE
- di belakang
- TERBAIK
- Lebih baik
- antara
- Besar
- Milyar
- miliaran
- Black
- Black Hole
- lubang hitam
- Istirahat
- Melanggar
- membangun
- tapi
- by
- perhitungan
- bernama
- datang
- CAN
- menangkap
- bencana
- pusat
- rantai
- ciri
- dibebankan
- beban
- keadaan
- lebih dekat
- rekan
- Perguruan tinggi
- Bertabrakan
- COLUMBIA
- datang
- dibandingkan
- lengkap
- komputer
- kepercayaan
- Memastikan
- Mempertimbangkan
- mengingat
- Sinar kosmik
- kosmos
- bisa
- gila
- membuat
- sangat penting
- data
- dekade
- menggambarkan
- dijelaskan
- deskripsi
- rincian
- MELAKUKAN
- perbedaan
- berbeda
- ukuran
- Pengalihan
- do
- tidak
- Tidak
- melakukan
- turun
- seri
- menarik
- mendorong
- setiap
- bumi
- efek
- efisien
- efisien
- elektron
- muncul
- energi
- cukup
- sama
- Bahkan
- peristiwa
- pERNAH
- bukti
- contoh
- ada
- Menjelaskan
- Menjelaskan
- penjelasan
- ekstrim
- Menghadapi
- GAGAL
- jauh
- FAST
- lebih cepat
- bidang
- Fields
- Angka
- pikir
- mengisi
- Pertama
- cairan
- Untuk
- bentuk
- Depan
- dari
- GAS
- menghasilkan
- menghasilkan
- mendapatkan
- diberikan
- memberikan
- akan
- membimbing
- memiliki
- Aula
- Kejadian
- Memiliki
- Hati
- membantu
- -nya
- memegang
- Lubang
- Lubang
- Beranda
- berharap
- PANAS
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- How To
- HTML
- http
- HTTPS
- Ratusan
- i
- ide
- diidentifikasi
- besar
- pentingnya
- in
- termasuk
- menggabungkan
- sendiri-sendiri
- mempengaruhi
- segera
- berinteraksi
- interaksi
- ke
- menyelidiki
- terlibat
- IT
- Jets
- dikenal
- besar-besaran
- lebih besar
- Terakhir
- peluncuran
- lapisan
- memimpin
- terkemuka
- Memimpin
- cahaya
- 'like'
- baris
- sedikit
- lagi
- menurunkan
- terbuat
- majalah
- Medan gaya
- koneksi ulang magnetik
- utama
- membuat
- MEMBUAT
- Membuat
- banyak
- March
- Maryland
- massa
- besar-besaran
- Cocok
- bahan
- matematis
- secara matematis
- hal
- matthew
- Mungkin..
- mekanisme
- mer
- mungkin
- batu
- menit
- model
- model
- bulan
- lebih
- paling
- gerak-gerik
- bergerak
- banyak
- Misteri
- NASA
- Alam
- negatif
- tak pernah
- New
- tidak
- jumlah
- mengamati
- of
- lepas
- on
- ONE
- hanya
- seberang
- or
- perintah
- Lainnya
- Lainnya
- kami
- di luar
- lebih
- sendiri
- lukisan
- dokumen
- bagian
- tertentu
- lalu
- Petrus
- gejala
- PHP
- Fisika
- gambar
- Film
- Plasma
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- memainkan
- kekuasaan
- kuat
- Powering
- tepat
- meramalkan
- ramalan
- Prediksi
- tekanan
- Masalah
- proses
- menghasilkan
- Diproduksi
- mengusulkan
- diusulkan
- mengusulkan
- diterbitkan
- Majalah kuantitas
- kuantitatif
- pertanyaan
- segera
- Penilaian
- Tarif
- agak
- benar-benar
- alasan
- baru-baru ini
- penyambungan kembali
- mencerminkan
- daerah
- relatif
- melepaskan
- tetap
- penelitian
- peneliti
- peneliti
- ulasan
- benar
- Peran
- kira-kira
- Tersebut
- sama
- sisik
- Ilmu
- ilmuwan
- Rahasia
- melihat
- melihat
- terlihat
- terlihat
- rasa
- set
- menyelesaikan
- harus
- Menunjukkan
- Pertunjukkan
- mirip
- lebih kecil
- Jepret
- So
- tenaga surya
- Memecahkan
- beberapa
- Space
- kecepatan
- kecepatan
- menghabiskan
- Bintang
- dimulai
- Masih
- menyimpan
- kekuatan
- lebih kuat
- Belajar
- seperti itu
- Menyarankan
- matahari
- manis
- sistem
- Mengambil
- dari
- bahwa
- Grafik
- mereka
- Mereka
- kemudian
- teoretis
- teori
- Ini
- mereka
- hal
- ini
- itu
- pikir
- tiga
- untuk
- terlalu
- Transformasi
- perjalanan
- mengobati
- mengobati
- memicu
- mencoba
- Berbalik
- dua
- bawah
- memahami
- pemahaman
- Alam semesta
- universitas
- us
- menggunakan
- Kekosongan
- Tegangan
- ingin
- adalah
- Cara..
- we
- webp
- Apa
- ketika
- yang
- sementara
- SIAPA
- mengapa
- akan
- dengan
- dalam
- Kerja
- kerja
- bekerja
- akan
- tahun
- namun
- menghasilkan
- hasil panen
- Kamu
- zephyrnet.dll
- Zip