Un equipo de investigación coreano ha identificado el origen de las hojas de corriente bifurcadas, considerado uno de los misterios más sin resolver en la magnetosfera de la Tierra y en la física del plasma magnetizado
Un equipo de investigación conjunto de POSTECH dirigido por el profesor Gunsu S. Yun del Departamento de Física y División de Ingeniería Nuclear Avanzada y el Dr. Young Dae Yoon del Laboratorio del Acelerador de Pohang ha establecido teóricamente el proceso de equilibrio sin colisiones de hojas de corriente de plasma desequilibradas.Además, al comparar esto con las simulaciones de partículas y los datos satelitales de la NASA, se ha revelado el origen de las hojas de corriente bifurcadas, que habían permanecido en gran parte desconocidas.
En la magnetosfera de la Tierra, se observa un plasma en forma de lámina que está atrapado entre dos regiones de campos magnéticos opuestos. Debido a que la corriente fluye dentro de ella, también se le llama lámina de corriente. Según la teoría convencional, la lámina de corriente existe comoun solo volumen en el que la presión magnética debida al campo magnético generado por la corriente y la presión térmica del plasma se equilibran entre sí, formando así un equilibrio. Sin embargo, en 2003, la misión Cluster de la Agencia Espacial Europea observó una hoja de corriente bifurcada enMagnetosfera de la Tierra. Desde entonces, se han observado fenómenos similares.
Por otro lado, se ha acumulado una extensa investigación sobre la condición en la que la fuerza magnética y la presión térmica están perfectamente equilibradas entre sí en la hoja de corriente. Pero el proceso a través del cual se equilibra una hoja de corriente desequilibrada sigue siendo en gran parte desconocido. Dado que el plasmaLos sistemas generalmente no parten de un estado de equilibrio, se desea comprender el proceso de equilibrio para comprender mejor la dinámica actual del plasma laminar.
El equipo de investigación conjunto analizó a fondo el proceso en el que la hoja desequilibrada alcanza el equilibrio al considerar las clases de órbitas y las distribuciones en el espacio de fase de las partículas que constituyen la hoja actual y descubrió que las hojas actuales pueden bifurcarse naturalmente durante el proceso de equilibrado.luego confirmó que estas predicciones teóricas eran consistentes con los resultados de la simulación de partículas en la celda realizada por la supercomputadora KAIROS en el Instituto de Energía de Fusión de Corea. Además, los datos de la simulación se compararon y verificaron con las mediciones de Multiescala Magnetosférica MMS de la NASA.
Este logro ha mejorado la comprensión de la dinámica del plasma magnetizado mediante la incorporación de análisis teóricos, simulaciones de supercomputadoras y observaciones satelitales. Dado que el plasma magnetosférico de la Tierra tiene características similares a otros plasmas magnetizados como los plasmas de fusión nuclear de varias maneras, se prevé que contribuyaa una amplia gama de campos.
"Este estudio tiene un valor académico significativo porque resolvió simultáneamente dos misterios: el proceso a través del cual se equilibra la hoja de corriente desequilibrada y el origen de las hojas de corriente bifurcadas", explicó el profesor Gunsu S. Yun de POSTECH, quien participó como co-correspondiente.autor del estudio. "Estamos tratando de ampliar el marco de análisis para plasmas con campos guía fuertes y esperamos comprender fenómenos similares que ocurren en los plasmas de fusión".
Con el apoyo de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, este estudio fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 18 de junio de 2021.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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