Los físicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han observado por primera vez directamente un fenómeno que anteriormente solo se había planteado como hipótesis. El fenómeno, las inestabilidades plasmoides que ocurren durante la reconexión magnética por colisión, teníanhasta este año solo se había observado indirectamente utilizando tecnología de teledetección. En un artículo publicado en la edición de agosto de 2016 de Cartas de revisión física , los físicos PPPL informan que crearon el fenómeno en un laboratorio donde pudieron medirlo directamente y confirmar su existencia en la escala de electrones, que describe el rango de movimiento de los electrones y la rapidez con la que se mueven. Esta investigación fue financiada tanto porla Oficina de Ciencia del DOE y la División de Heliofísica de la NASA.
Las inestabilidades plasmoides crean burbujas magnéticas dentro del plasma, gas supercaliente cuyos átomos se han separado en electrones y núcleos atómicos. Las burbujas magnéticas causan una rápida reconexión magnética, cuando las líneas del campo magnético de un plasma se separan y se unen nuevamente, liberando grandes cantidades de energía.Hasta ahora, los físicos de la NASA y otras instituciones solo habían podido confirmar directamente la existencia de estas inestabilidades en plasmas sin colisión, como los que rodean la Tierra en la atmósfera superior, en la que las partículas de plasma no chocan con frecuencia.
Los científicos no habían podido confirmar la existencia de inestabilidades plasmoides en los plasmas de colisión, en los que las partículas chocan con frecuencia, porque tales plasmas se producen en el espacio exterior, lejos de la Tierra. Los plasmas de colisión como los de las superficies de las estrellas están muy lejosque los científicos tienen dificultades para medirlos directamente, pero los físicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts y otros lugares habían predicho su existencia años atrás.
Los científicos han obtenido, sin embargo, evidencia indirecta de inestabilidades plasmoides en el espacio exterior. Utilizando telescopios y espectroscopios, así como instalaciones de fusión como el antiguo dispositivo insignia de PPPL conocido como el Experimento Nacional Torus Esférico NSTX, que desde entonces ha sido actualizado, los científicostomó fotografías y analizó la luz que insinuaba la existencia de las inestabilidades, pero sin mediciones directas, no pudieron confirmar que las inestabilidades existieran.
"Estos hallazgos son significativos porque los datos recopilados en experimentos de reconexión magnética anteriores que involucran plasma sin colisión no se aplican a los grandes plasmas de colisión encontrados en el espacio", dijo Hantao Ji, profesor del Departamento de Ciencias Astrofísicas de la Universidad de Princeton, miembro distinguido de PPPLy coautor del artículo: "Los científicos han tenido dificultades para estudiar estos plasmas durante mucho tiempo porque es difícil crear las condiciones necesarias en la Tierra, y no podemos simplemente meter las sondas directamente en las estrellas. Ahora tenemos un vistazo de su funcionamiento."
Durante la investigación, el autor principal y estudiante graduado Jonathan Jara-Almonte y el equipo usaron un dispositivo PPPL conocido como el Experimento de Reconexión Magnética MRX. A diferencia de experimentos anteriores, Jara-Almonte y su equipo usaron un plasma hecho de argónátomos, en lugar de hidrógeno, deuterio o helio. El uso de argón, descubrieron, les permitió producir condiciones para la reconexión por colisión dentro del plasma más fácilmente.
Además de confirmar la existencia de inestabilidades plasmoides en los plasmas de colisión sometidos a reconexión, la investigación demostró que pueden surgir inestabilidades incluso cuando un plasma no conduce bien la electricidad, una condición conocida por tener un bajo número de Lundquist que los científicos pensaron que dificultaría el desarrollo de plasmoides.Este fue un hallazgo sorprendente, ya que los científicos han predicho durante mucho tiempo que los plasmoides se formarían solo cuando un plasma conduce bien la electricidad.
"El panorama general es que estos resultados plantean algunas preguntas sobre la teoría de la inestabilidad plasmoidea que aún no han sido respondidas", dijo Jara-Almonte. "Los resultados plantean preguntas sobre lo que realmente está sucediendo en otros sistemas".
El experimento MRX también confirmó que los plasmoides aceleran la velocidad a la que ocurre la reconexión, la primera vez que se observa el efecto en un entorno de colisión. Comprender cuán rápido se produce la reconexión es importante porque puede afectar la Tierra de manera dramática. Cuando la reconexiónocurre en la superficie del sol, enormes gotas de plasma se disparan al espacio y pueden chocar con el campo magnético de la Tierra, creando tormentas geomagnéticas que amenazan los satélites de comunicación y las redes eléctricas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de física de plasma de Princeton . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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