Zonnevlammen, kosmische straling, en het noorderlicht zijn bekende fenomenen. Maar hoe hun enorme energie precies ontstaat, wordt niet zo goed begrepen. Nutsvoorzieningen, natuurkundigen aan de Chalmers University of Technology, Zweden, hebben een nieuwe manier ontdekt om deze spectaculaire ruimteplasmafenomenen in een laboratoriumomgeving te bestuderen. De resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Wetenschappers proberen deze ruimteverschijnselen al tien jaar op aarde te krijgen. Met onze nieuwe methode kunnen we een nieuw tijdperk ingaan, en onderzoeken wat voorheen onmogelijk was om te bestuderen. Het zal ons meer vertellen over hoe deze gebeurtenissen plaatsvinden, " zegt Longqing Yi, onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde van Chalmers.

Het onderzoek betreft de zogenaamde 'magnetische herverbinding' – het proces dat aanleiding geeft tot deze verschijnselen. Magnetische herverbinding veroorzaakt plotselinge omzetting van energie die is opgeslagen in het magnetische veld in warmte en kinetische energie. Dit gebeurt wanneer twee plasma's met antiparallelle magnetische velden tegen elkaar worden gedrukt, en de magnetische veldlijnen convergeren en verbinden zich opnieuw. Deze interactie leidt tot hevig versnelde plasmadeeltjes die soms met het blote oog kunnen worden gezien - bijvoorbeeld tijdens het noorderlicht.

Magnetische herverbinding in de ruimte kan ons ook op aarde beïnvloeden. Het ontstaan ​​van zonnevlammen kan interfereren met communicatiesatellieten, en dus invloed hebben op elektriciteitsnetten, luchtverkeer en telefonie.

Om deze spectaculaire ruimteplasmafenomenen in het laboratorium te imiteren en te bestuderen, je hebt een krachtige laser nodig, om magnetische velden te creëren die ongeveer een miljoen keer sterker zijn dan die op het oppervlak van de zon. In het nieuwe wetenschappelijke artikel Longqing Yi, samen met professor Tünde Fülöp van het departement Natuurkunde, stelde een experiment voor waarin magnetische herverbinding kan worden bestudeerd in een nieuwe, preciezere manier. Door het gebruik van grazingsincidentie van ultrakorte laserpulsen, het effect kan worden bereikt zonder het plasma te oververhitten. Het proces kan dus zeer zuiver worden bestudeerd, zonder dat de laser de interne energie van het plasma direct beïnvloedt.

Het voorgestelde experiment zou ons daarom in staat stellen om antwoorden te zoeken op enkele van de meest fundamentele vragen in de astrofysica.

“We hopen dat dit veel onderzoeksgroepen kan inspireren om onze resultaten te gebruiken. Dit is een mooie kans om op zoek te gaan naar kennis die op een aantal gebieden van pas kan komen. we moeten zonnevlammen beter begrijpen, die belangrijke communicatiesystemen kunnen verstoren. We moeten ook in staat zijn de instabiliteiten te beheersen die worden veroorzaakt door magnetische herverbinding in fusie-apparaten, ", zegt Tünde Fülöp.

Het onderzoek waarop de nieuwe resultaten zijn gebaseerd, is gefinancierd door de stichting Knut en Alice Wallenberg, in het kader van het project 'Plasma-based Compact Ion Sources', en het ERC-project 'Skena och skina' (Weglopen en uitstralen).