美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的物理学家法蒂玛·易卜拉希米(Fatima Ebrahimi)发表了一篇论文,表明磁场重连——磁场线结合并释放能量的过程——可以由附近磁场的运动触发。通过计算机模拟,Ebrahimi收集到的证据表明,被称为等离子体的带电气体中的原子粒子和磁场的摆动可以触发重新连接的开始,当这个过程发生在太阳上时,可以向太空中喷射等离子体。
这些等离子体最终会与地球周围的磁场相互作用,危及通信网络和电力系统。在聚变装置中,重新连接可以帮助启动和限制用于聚变反应的等离子体。这项研究是由美国能源部的科学办公室(聚变能源科学)资助的,并发表在12月号的《科学》杂志上质量等离子体.
利用大学和聚变实验室的研究人员开发的计算机代码,易卜拉希米模拟了在一个形状像甜甜圈的容器内循环的等离子体。该容器模仿了被称为托卡马克的核聚变设施的甜甜圈形状。模拟装置的地板上有一个开口,物理学家可以向里面注入磁力线,这些磁力线会在托卡马克内部膨胀,启动聚变过程。
重新连接以下列方式发生。形成球囊的场线产生了一种电流,该电流产生三维摆动和摆动,其推动球囊的开口端直到它关闭。此时,发生磁性重新连接并将磁球囊转换成称为携带电流的抗纤维的磁气泡。
Ebrahimi现在正在扩大这项研究。她目前正在研究如何利用电流来制造和限制聚变等离子体,而不需要使用一个叫做螺线管的大中心磁铁。
不同的条件可以触发重新连接过程。
“如果与原始磁球囊相关的场线的强度仅在其自身上进行溶解重新连接,则次级磁性摆动可以放大重新连接站点的磁场,触发事件,”Ebrahimi说。
她还在研究通过这些被称为发电机效应的二次三维磁性和流体摆动来放大磁场。
这些关于磁场效果的发现可以具有巨大影响。
Ebrahimi说:“分析和建模可以帮助我们更好地理解由等离子体中的磁扰动触发的重连接过程如何导致太阳表面磁环的脱离,或者聚变等离子体的高效启动。”
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