Plasma, de geïoniseerde toestand van materie in sterren, nog niet helemaal begrepen, grotendeels te wijten aan de instabiliteit. Astrofysici hebben lang geprobeerd modellen te ontwikkelen die de turbulente bewegingen in plasma kunnen verklaren, gebaseerd op het observeren van lijnvormen die worden uitgezonden door atomen en ionen in het plasma. Turbulenties worden meestal gedetecteerd door de waarneming van verbrede lijnen als gevolg van het Doppler-effect, vergelijkbaar met het principe achter radar.

In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ D , Roland Stamm van het CNRS en de universiteit van Aix-Marseille, Frankrijk, en collega's ontwikkelen een iteratief simulatiemodel dat nauwkeurig voorspelt, Voor de eerste keer, de veranderingen in de lijnvorm in aanwezigheid van sterke plasmaturbulentie.

uiteindelijk, de auteurs willen een systeem bieden voor het beoordelen van plasmaturbulentie dat geldig is voor zowel een stellaire atmosfeer als de ITER-tokamak die is ontworpen om fusie-energie te genereren. Lijnvormen worden veelvuldig gebruikt als een krachtig diagnostisch hulpmiddel voor het detecteren van turbulenties in stabiele gassen en plasma's. Al vele jaren, astrofysici hebben modellen ontwikkeld en gebruikt die het effect van turbulente bewegingen in de verbreding van lijnvormen als gevolg van het Doppler-effect meten. Dergelijke modellen worden nu ook gebruikt om de rol te begrijpen van turbulenties in plasma's die zijn gemaakt om energie uit fusie te oogsten.

In dit onderzoek, de auteurs bespreken de effecten van sterke turbulentie op de lijnvormen wanneer het plasma wordt blootgesteld aan een externe energiebron, zoals een bundel geladen deeltjes. Hun model houdt rekening met het effect van een elektrisch veld op een waterstofatoom dat wordt blootgesteld aan sterke turbulentie in een plasma. Vervolgens voeren ze numerieke simulaties uit voor verschillende plasma's met een lage dichtheid, uiteindelijk bepalen dat de breedte van de waterstoflijn toeneemt in aanwezigheid van sterke turbulentie verbonden met de externe energiebron, gevormd als een opeenvolging van solitonen. Onder dergelijke omstandigheden, de lijnvormen tonen de aanwezigheid van golven die oscilleren op de plasmafrequentie. Elektrostatische golven ondergaan een cyclus waarin ze tot zeer hoge intensiteit stijgen voordat ze verdwijnen en zich opnieuw vormen, energie uit de aandrijfbalk halen.