Los fenómenos como las erupciones solares y las auroras son consecuencias de la reconexión magnética en el espacio cercano a la Tierra. Estos eventos de "reconexión magnética" son similares a las explosiones magnéticas que aceleran las partículas a medida que cambian rápidamente la topología de las líneas del campo magnético. Los investigadores en Japón hanUtilicé un nuevo simulador de partículas en la celda PIC para comprender cómo funciona la reconexión magnética para el plasma tenue que rodea nuestra Tierra y he identificado nuevas clases de órbitas de electrones que ayudan a los científicos a comprender las características de los rápidos chorros de electrones que fluyen desde la reconexiónregión. Los investigadores explican sus resultados esta semana en Física de plasma , de AIP Publishing.
El gas ionizado en el espacio, llamado "plasma", es tan tenue que las partículas cargadas iones y electrones rara vez chocan entre sí, pero se mueven de formas muy complejas debido a los campos eléctricos y magnéticos. Este proceso es altamente no lineal.porque a medida que los electrones se mueven, transportan la corriente eléctrica que a su vez cambia el campo electromagnético. El movimiento no lineal autoconsistente de las partículas y del campo electromagnético es un sistema complejo que es difícil de predecir.
"Investigamos los mecanismos básicos de reconexión magnética en el plasma del espacio tenue, mediante el uso de una simulación por computadora que nos permite resolver tanto los campos electromagnéticos como los movimientos de las partículas de plasma virtuales", dijo Seiji Zenitani, científico del Observatorio Astronómico Nacional deJapón. Aunque las simulaciones PIC se usan ampliamente y pueden resolver el movimiento de partículas virtuales, a menudo no se verifican todas las trayectorias de partículas. La razón es doble: por un lado, porque la simulación PIC genera conjuntos de datos muy grandes; por otro, porque hasta ahora, los científicos habían pensado que todas las órbitas básicas ya se descubrieron en la década de 1980. Al escanear exhaustivamente los datos de simulación, el equipo de investigación tuvo cuidado de no pasar por alto nada.
Si bien este enfoque es sencillo para una pequeña colección de partículas, como resultado de un extenso estudio de simulación PIC con casi dos mil millones de partículas, los investigadores pudieron identificar varias clases nuevas de órbitas de electrones.
"Nos sorprendió encontrar 'órbitas de electrones no cruzadas' que no cruzan el plano medio, un hallazgo contrario a la creencia convencional de que todas las partículas cruzan el plano medio z = 0 durante la reconexión magnética", dijo Zenitani.es una estrategia estándar para rastrear trayectorias de electrones desde el plano medio, por definición, esto no funciona para los electrones no cruzados. El análisis sugiere que los electrones no cruzados son la mayoría, al menos en la densidad numérica. Las órbitas de partículas son elementos fundamentales para la cinéticafísica de la reconexión magnética que podría conducir a la revisión de modelos teóricos.
"Además, la misión Magnetosphere Multiscale MMS de la NASA observa las propiedades de los electrones en y alrededor de los sitios de reconexión cercanos a la Tierra ahora", dijo Zenitani. "Nuestros resultados proporcionan pistas que ayudarán a interpretar mejor los datos MMS".
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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