La reconexión magnética rápida, la convergencia rápida, la separación y el chasquido explosivo de las líneas de campo magnético, dan lugar a la aurora boreal, las llamaradas solares y las tormentas geomagnéticas que pueden interrumpir el servicio de telefonía celular y las redes eléctricas. El fenómeno tiene lugar en el plasma, elEl estado de la materia compuesto por electrones libres y núcleos atómicos, o iones, que constituyen el 99 por ciento del universo visible, pero si la reconexión rápida puede ocurrir en plasma parcialmente ionizado, plasma que incluye átomos, así como electrones e iones libres, esno se entiende bien
Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE ahora han producido el primer modelo completamente cinético del comportamiento de las partículas de plasma y descubrieron que la reconexión rápida puede ocurrir en sistemas parcialmente ionizados. Los modelos cinéticos simulandistribución y velocidad de miles de millones de partículas, en comparación con los modelos de fluidos que tratan el plasma como un medio continuo en lugar de una colección de partículas individuales.
"Hay toda una clase de plasmas parcialmente ionizados cuyo vínculo con la reconexión no ha sido bien estudiado", dijo el físico Jonathan Jara-Almonte, autor principal de un artículo en Cartas de revisión física que informa los hallazgos recientes. "Ahora hemos demostrado que la reconexión rápida puede ocurrir en sistemas parcialmente ionizados".
Por ejemplo, la investigación sugiere que la reconexión rápida en el plasma parcialmente ionizado en la cromosfera solar, la región entre la superficie del sol y la corona solar con forma de halo, podría desempeñar un papel en el desarrollo de las corrientes en chorro.son una posible fuente del viento solar que rebota plasma caliente y cargado del campo magnético de la Tierra.
implicaciones importantes
La reconexión rápida en plasma parcialmente ionizado tiene implicaciones importantes para el medio interestelar, las vastas nubes de gas y polvo que llenan el cosmos entre las estrellas. Las regiones frías y densas del medio interestelar donde se forman las estrellas son muy pobremente ionizadas y rápidasla reconexión que ocurre dentro de estas regiones puede ayudar a eliminar los campos magnéticos que evitan la formación de estrellas.
Entender cuándo y dónde ocurre la reconexión rápida sigue siendo un problema sin resolver, y las predicciones analíticas previas para plasmas parcialmente ionizados se basaron en la extrapolación de los completamente ionizados. Las nuevas simulaciones, realizadas en computadoras en la Universidad de Princeton, demostraron que la transición a la reconexión rápida solo ocurrecuando la hoja actual es mucho más delgada de lo previsto. Los resultados sugieren que el transporte de plasma y calor es diferente en plasmas parcialmente ionizados y puede alterar cómo y cuándo ocurre la reconexión.
Estos hallazgos se centran en la reconexión a una escala muy pequeña, a diferencia del proceso que ocurre en la cromosfera solar. Sin embargo, la simulación demostró ser compatible con la reconexión en la cromosfera superior, así como en experimentos de laboratorio a pequeña escala.
En el futuro, Jara-Almonte planea comparar los hallazgos de la simulación cinética con los de las simulaciones de fluidos que han dominado el modelado previo de plasmas parcialmente ionizados. Coautor del trabajo reciente fueron los físicos PPPL Hantao Ji, profesor de ciencias astrofísicas en la Universidad de Princeton; Masaaki Yamada, investigador principal del Experimento de Reconexión Magnética MRX en PPPL; y Will Fox, junto con Bill Daughton del Laboratorio Nacional de Los Alamos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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