Messung von Elektronen aus magnetisch angetriebener Rückverbindung mittels Laser und Aluminiumfolie

Bericht vom 17. Januar 2023

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von Bob Yirka, Phys.org

Ein Forscherteam, das mit mehreren Institutionen in China verbunden ist und am Shanghai National Laboratory of High-Power Laser Physics arbeitet, hat Messungen der Beschleunigung von Elektronen aus einer magnetisch angetriebenen Wiederverbindung mithilfe von Lasern und Aluminiumfolie durchgeführt. In ihrem in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Artikel beschreibt die Gruppe, wie ihre Arbeit dazu beitragen könnte, Sonneneruptionen besser zu verstehen.

Giovanni Lapenta von der Universität Leuven hat in derselben Zeitschriftenausgabe einen Artikel über „New & Views“ veröffentlicht, in dem er sowohl die Arbeit des Teams in China als auch die Arbeit eines anderen internationalen Teams beschreibt, das in der OMEGA Extended Performance-Einrichtung im Labor für Laserenergetik arbeitet an der University of Rochester, die ihre Arbeiten auch in Nature Physics veröffentlichten.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Sonneneruptionen elektronische Systeme auf der Erde stören können. Dies hat Wissenschaftler dazu veranlasst, Anstrengungen zu unternehmen, um ihren Ursprung besser zu verstehen und sie möglicherweise vorherzusagen, damit diejenigen, die elektrische Systeme verwalten, sich darauf vorbereiten können. Bei dieser neuen Anstrengung konzentrierten sich die Forscher auf die magnetische Wiederverbindung, bei der zwei Magnetfelder kollidieren und im Fall der Sonne riesige Strahlungsmengen in den Weltraum freisetzen, die von der Erde aus als Sonneneruptionen sichtbar sind.

Anstatt zu versuchen, solche Ereignisse direkt zu untersuchen, wie es andere Forscher getan haben, versuchte dieses Team, den Prozess in einem kleineren Maßstab in einer Laborumgebung nachzubilden. Sie schlagen vor, dass die Nachbildung von Ereignissen in ihrem Labor durch Simulationen die Erstellung zuverlässigerer Modelle ermöglicht, mit denen sich Ereignisse besser vorhersagen lassen als Modelle, die ausschließlich auf Beobachtungen basieren.

Ihre Arbeit basierte auf Experimenten, die sie vor zehn Jahren durchführten, um magnetische Explosionen auf der Sonnenoberfläche zu simulieren. Diesmal nutzten die Forscher vier Hochleistungslaser, um ein Stück Aluminiumfolie anzuregen, was zur Entstehung von Plasmablasen führte. Als die Plasmablasen größer wurden, kollidierten sie miteinander und erzeugten eine magnetische Wiederverbindung, die die Forscher messen konnten. Die Experimente ermöglichten es den Forschern, die Energieniveaus im Plasma und die Geschwindigkeit, mit der es beschleunigte, zu verfolgen. Sie gehen davon aus, dass sich solche Daten bei der Bestimmung beider Komponenten auf der Sonnenoberfläche bei der Entstehung von Flares als nützlich erweisen könnten.

Mehr Informationen: Yongli Ping et al., Turbulente magnetische Wiederverbindung erzeugt durch intensive Laser, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-022-01855-x

Giovanni Lapenta, Kraft den Teilchen, Naturphysik (2023). DOI: 10.1038/s41567-022-01864-w

Zeitschrifteninformationen:Naturphysik

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