Wetenschappers uit Ierland en Frankrijk hebben vandaag een belangrijke nieuwe bevinding aangekondigd over hoe materie zich gedraagt ​​in de extreme omstandigheden van de atmosfeer van de zon.

De wetenschappers gebruikten grote radiotelescopen en ultraviolette camera's op een NASA-ruimtevaartuig om de exotische maar slecht begrepen "vierde toestand van de materie" beter te begrijpen. bekend als plasma, deze kwestie zou de sleutel kunnen zijn tot het ontwikkelen van veilige, schone en efficiënte kernenergiegeneratoren op aarde. De wetenschappers publiceerden hun bevindingen in het toonaangevende internationale tijdschrift Natuurcommunicatie .

De meeste materie die we in ons dagelijks leven tegenkomen, komt in de vorm van vaste, vloeistof of gas, maar het grootste deel van het heelal bestaat uit plasma - een zeer onstabiele en elektrisch geladen vloeistof. De zon bestaat ook uit dit plasma.

Ondanks dat het de meest voorkomende vorm van materie in het heelal is, blijft plasma een mysterie, voornamelijk vanwege de schaarste aan natuurlijke omstandigheden op aarde, wat het studeren moeilijk maakt. Speciale laboratoria op aarde recreëren de extreme omstandigheden van de ruimte voor dit doel, maar de zon vertegenwoordigt een volledig natuurlijk laboratorium om te bestuderen hoe plasma zich gedraagt ​​in omstandigheden die vaak te extreem zijn voor de handmatig gebouwde laboratoria op aarde.

Postdoctoraal onderzoeker aan het Trinity College Dublin en het Dublin Institute of Advanced Studies (DIAS), Dr. Eoin Carley, leidde de internationale samenwerking. Hij zei:"De zonneatmosfeer is een broeinest van extreme activiteit, met plasmatemperaturen van meer dan 1 miljoen graden Celsius en deeltjes die bijna met de lichtsnelheid reizen. De lichtsnelheidsdeeltjes schijnen helder op radiogolflengten, dus we kunnen precies volgen hoe plasma's zich gedragen met grote radiotelescopen."

"We werkten nauw samen met wetenschappers van het Observatorium van Parijs en voerden waarnemingen van de zon uit met een grote radiotelescoop in Nançay in Midden-Frankrijk. We combineerden de radio-waarnemingen met ultraviolette camera's op NASA's ruimtevaartuig Solar Dynamics Observatory om te laten zien dat plasma op de zon kan vaak radiolicht uitzenden dat pulseert als een vuurtoren. We weten al tientallen jaren van deze activiteit, maar ons gebruik van de ruimte en grondapparatuur stelde ons in staat om de radiopulsen voor het eerst in beeld te brengen en precies te zien hoe plasma's onstabiel worden in de zonneatmosfeer."

Het bestuderen van het gedrag van plasma's op de zon maakt een vergelijking mogelijk van hoe ze zich op aarde gedragen, waar nu veel inspanningen worden geleverd om kernfusiereactoren met magnetische opsluiting te bouwen. Dit zijn kernenergiegeneratoren die veel veiliger zijn, schoner en efficiënter dan hun neven en nichten uit de splijtingsreactor die we tegenwoordig voor energie gebruiken.

Professor bij DIAS en medewerker aan het project, Peter Gallagher, zei:"Kernfusie is een ander type kernenergieopwekking die plasma-atomen samensmelt, in plaats van ze uit elkaar te halen zoals splijting doet. Fusion is stabieler en veiliger, en er is geen hoogradioactieve brandstof voor nodig; in feite, veel van het afvalmateriaal van fusie is inert helium."

"Het enige probleem is dat kernfusieplasma's zeer onstabiel zijn. Zodra het plasma energie begint te genereren, een natuurlijk proces schakelt de reactie uit. Hoewel dit uitschakelgedrag is als een inherente veiligheidsschakelaar - fusiereactoren kunnen geen op hol geslagen reacties vormen - betekent het ook dat het plasma moeilijk in een stabiele toestand te houden is voor energieopwekking. Door te bestuderen hoe plasma's onstabiel worden op de zon, we kunnen leren hoe we ze op aarde kunnen beheersen."

Het succes van dit onderzoek werd mogelijk gemaakt door de nauwe banden tussen onderzoekers van Trinity, DIAS, en hun Franse medewerkers.

Dr. Nicole Vilmer, hoofdmedewerker van het project in Parijs, zei:"Het Observatorium van Parijs heeft een lange geschiedenis van het maken van radio-observaties van de zon, daterend uit de jaren vijftig. Door samen te werken met andere radioastronomiegroepen in heel Europa zijn we in staat om baanbrekende ontdekkingen zoals deze te doen en het succes dat we hebben op het gebied van zonneradioastronomie in Frankrijk voort te zetten. Het versterkt ook de wetenschappelijke samenwerking tussen Frankrijk en Ierland, waarvan ik hoop dat het in de toekomst zo blijft."

Dr. Carley werkte eerder bij het Observatorium van Parijs, gefinancierd door een beurs toegekend door de Irish Research Council en de Europese Commissie. Hij blijft tot op de dag van vandaag nauw samenwerken met zijn Franse collega's, en hoopt binnenkort dezelfde verschijnselen te bestuderen met zowel Franse instrumenten als nieuw gebouwde, state-of-the-art apparatuur in Ierland.

Dr. Carley voegde toe:"De samenwerking met Franse wetenschappers is aan de gang en we boeken al vooruitgang met nieuw gebouwde radiotelescopen in Ierland, zoals de Irish Low Frequency Array (I-LOFAR). I-LOFAR kan worden gebruikt om nieuwe plasmafysica op de zon veel gedetailleerder te ontdekken dan voorheen, leert ons hoe materie zich gedraagt ​​in beide plasma's op de zon, hier op aarde en in het hele heelal in het algemeen."