Wetenschappers van de Universiteit van Californië, Los Angeles presenteert nieuw onderzoek naar een merkwaardig kosmisch fenomeen dat bekend staat als "whistlers" - zeer laagfrequente pakketten van radiogolven die langs magnetische veldlijnen racen. Deze eerste studie, verschijnen in de Fysica van plasma's , biedt nieuwe inzichten in de aard van fluiters en ruimteplasma's - regio's van energierijke deeltjes die worden vastgehouden door de magnetische velden van de aarde. Deze studies zouden ooit kunnen helpen bij de ontwikkeling van praktische plasmatechnologieën met magnetische velden, inclusief stuwraketten van ruimtevaartuigen die geladen deeltjes als brandstof gebruiken.

"We hebben nieuwe effecten ontdekt van deze zogenaamde fluitgolven, " zei Reiner Stenzel, een auteur op papier. "Deze nieuwe laboratoriumstudies zullen onze kennis over dit intrigerende elektromagnetische fenomeen helpen uitbreiden en nieuwe toepassingen en mogelijke uitvindingen suggereren."

Whistlergolven werden voor het eerst ontdekt in de vroege jaren 1900. Ze bleken afkomstig te zijn van bliksem die in wisselwerking stond met de magnetische velden van de aarde. Terwijl ze door de ionosfeer en magnetosfeer van de aarde reisden, fluiters met lage tonen planten zich langzamer voort dan fluiters met een hogere frequentie. Als resultaat, eenvoudige radio-ontvangers werden gebruikt om naar de radiogolven te luisteren, en de dalende toon klonk als een fluitje.

Stenzel en zijn co-auteur, Manuel Urrutia, bestudeerde de groei, voortplanting en verval van fluitgolven in niet-uniforme magnetische velden in hun laboratorium. Ze ontdekten dat deze golven zich anders gedroegen dan voorspeld door een 80 jaar oude theorie.

Deze laboratoriumstudies omvatten het creëren van fluitgolven met magnetische antennes in een met plasma gevulde kamer. De onderzoekers bestudeerden vervolgens het gedrag en de voortplanting van deze golven in de 3D-ruimte met een beweegbare sonde. Hierdoor kon het team bestuderen hoe deze golven zich door de 3D-ruimte voortplanten als een functie van de tijd. Ze konden ook de golven bestuderen onder verschillende omstandigheden, inclusief hoe ze zich gedragen wanneer ze worden blootgesteld aan zowel rechte als cirkelvormige magnetische veldlijnen en magnetische nulpunten - gebieden waar er helemaal geen veld was.

"Onze laboratoriumexperimenten onthullen driedimensionale golfeigenschappen op manieren die eenvoudigweg niet kunnen worden verkregen uit waarnemingen in de ruimte, "Zei Stenzel. "Dit stelde ons in staat om zowel continue golven als de groei en het verval van golven met verbazingwekkende details te bestuderen. Dit leverde onverwachte ontdekkingen op van golfreflecties en van cilindrische fluitmodi."

Fluitergolven worden beschouwd als een vorm van helicongolven, of laagfrequente elektromagnetische golven die zich voortplanten in een kurkentrekkerachtige, of helixachtig, patroon. Wanneer helicons interageren met plasma's, ze oefenen een druk en koppel uit op de elektronen.

De onderzoekers geloven dat een beter begrip van deze eigenschappen ooit zou kunnen leiden tot het ontwerp van plasma-stuwraketten voor ruimtevoertuigen. Deze stuwraketten gebruiken elektriciteit om plasma naar extreem hoge snelheden te stuwen. sneller dan een chemische raket.