YazarPhysicist
-
201Okuma Süresi: Bu yazıyı " 4 " dakikada okuyabiliriniz.
Auroralar ve Yıldızların Oluşum Sürecinin Kaynağını merak eden bilim insanları bu konu üzerine bir çalışma başlatmışlar. Bu konuda Hızlı manyetik yeniden bağlanma olayı, manyetik alan hatlarının bir araya gelmesi, hızlı yakınsama, ayrılma ve patlayıcı, kuzey telefonlarına, güneş patlamalarına ve cep telefonu servisini ve elektrik şebekelerini bozabilecek jeomanyetik fırtınalara neden olur.
Bu fenomen, görünür elektronun yüzde 99’unu oluşturan, serbest elektronlardan ve atom çekirdeğinden oluşan madde halindeki plazma durumunda meydana gelir. Ancak, kısmen iyonlaşmış plazmada (serbest elektronlar ve iyonların yanı sıra atomları içeren plazma) hızlı yeniden bağlanmanın gerçekleşip gerçekleşmeyeceği iyi anlaşılmamıştır.
ABD Enerji Departmanı (DOE) Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı (PPPL) araştırmacıları, plazma parçacıklarının davranışının ilk tam kinetik modelini üretti ve hızlı yeniden bağlanmanın gerçekten de kısmen iyonlaşmış sistemlerde gerçekleşebileceğini buldu.
Kinetik modeller, plazmayı tek tek parçacıklar toplanmasından ziyade sürekli bir ortam olarak değerlendiren sıvı modellerle karşılaştırıldığında milyarlarca parçacığın dağılımını ve hızını simüle eder.
Fiziksel İnceleme Mektupları’nda son bulguları bildiren bir makalenin baş yazarı olan fizikçi Jonathan Jara-Almonte, “Yeniden bağlanma bağlantısı iyi çalışılmamış, bütünüyle kısmen iyonize edilmiş bir plazmalar sınıfı var” dedi. “Kısmen iyonlaşmış sistemlerde hızlı yeniden bağlanmanın olabileceğini gösterdik.”
Örneğin, araştırma, güneş kromozferindeki kısmen iyonize edilmiş plazmada, güneşin yüzeyi ile halo benzeri güneş koronu arasındaki bölge arasındaki hızlı yeniden bağlanmanın jet akımlarının gelişiminde rol oynayabileceğini öne sürüyor. Bu tür akışlar, Dünya’nın manyetik alanından sıcak, yüklü plazmadan sıçrayan olası bir güneş rüzgarı kaynağıdır.
Kısmen iyonlaşmış plazmada hızlı yeniden bağlanmanın yıldızlararası ortamı, yıldızları arasındaki kozmosu dolduran çok büyük gaz ve toz bulutları için önemli etkileri vardır.
Yıldızların oluştuğu yıldızlararası ortamın soğuk, yoğun bölgeleri, sadece çok zayıf iyonlaşır ve bu bölgelerde meydana gelen hızlı bağlantı, yıldız oluşumunu engelleyen manyetik alanların giderilmesine yardımcı olabilir.
Hızlı yeniden bağlanmanın ne zaman ve nerede gerçekleştiğini anlamak çözülmemiş bir sorun olarak kalmaya devam ediyor ve kısmen iyonize edilmiş plazmalar için önceki analitik tahminler tamamen iyonize olanlardan ekstrapolasyona dayanıyordu.
Princeton Üniversitesi’ndeki bilgisayarlarda yapılan yeni simülasyonlar, hızlı yeniden bağlantıya geçişin yalnızca mevcut sayfa beklenenden daha ince olduğunda gerçekleştiğini gösterdi. Sonuçlar, plazma ve sıcaklığın kısmen iyonize plazmada taşınmasının farklı olduğunu ve yeniden bağlanmanın nasıl ve ne zaman yapıldığını değiştirebileceğini göstermektedir.
Bu bulgular, güneş kromosferinde meydana gelen işlemlerin aksine, çok küçük ölçekte yeniden bağlantıya odaklanmaktadır. Bununla birlikte, simülasyon üst kromosferde ve küçük ölçekli laboratuvar deneylerinde yeniden bağlanma ile uyumlu olduğunu kanıtladı.
Jara-Almonte, kinetik simülasyonun bulgularını, kısmen iyonize edilmiş plazmaların daha önceki modellerine hakim olan sıvı simülasyonları ile karşılaştırmayı planlıyor. Bakalım nasıl sonuçlar çıkıcak…