这些发现有可能提高整个宇宙基本天体物理过程的基础知识。等离子体,也被称为物质的第四态,由自由漂浮的电子和原子核或离子组成,占可观测宇宙的99%。科学家们正在研究如何将等离子体容纳在称为托卡马克的环形装置中,以利用核聚变反应产生太阳和恒星的巨大能量,并且还在研究其天体物理特性。在地球上复制核聚变可以提供几乎无限的发电能源。
当磁力线断开并重新连接时会发生重新连接,从而释放能量。科学家对这个过程很感兴趣,因为它似乎发生在整个宇宙中——从跨越光年的等离子体到实验室的桌面实验。据了解,研究人员使用新模型和之前收集的数据发现,等离子体中一种称为磁动力不稳定性(MRI)的摆动迫使磁场聚集在一起。吸积盘内由此产生的重新连接释放出可观察到的热量和光。
PPPL 物理学家法蒂玛·埃布拉希米(Fatima Ebrahimi) 表示:“这些吸积盘重新连接过程对于等离子体物理学领域来说是全新的。” “这些数字数据已经存在很长时间了,我们终于弄清楚了!” Ebrahimi 正在研究:010——报告30000 上这些结果的论文的合著者。据报道,新的计算机模拟比以前更详细地显示了等离子体。其他模型仅模拟等离子体的一小部分(称为剪切盒),并且还需要假设研究结果适用于等离子体的其他部分。 “切框提供了指导,但它们并不是故事的全部,”Ebrahimi 强调。
这样的盒子在重新连接期间不会表现出所有的等离子体行为。另一方面,本研究中使用的高保真模拟揭示了更多的中间步骤。对于该论文的第一作者贾勒特·罗森伯格来说,这些实验是一种研究坩埚。 “这对我来说是非常新的领域,”他说。 “我没有在学校学习等离子体物理学,也没有写过研究论文。但我很高兴能够涉足这个世界。”
对于未来,Ebrahimi 表示:“我们希望进行更大规模的模拟,以更好地了解每一步究竟发生了什么。这样,你就可以学习新的物理学,当以后发生更复杂的事情时,你就会知道为什么!”