研究人员提出了一个新的解决方案,解决了数十年来困扰物理学界的一个谜团——太阳耀斑是如何产生的?伽马射线暴,北极光触发得这么快?
这是一个重要的问题,因为太阳耀斑可以中断地球上的通讯,并且伽马射线暴可以在没有任何警告的情况下消灭我们。现在科学家们认为他们可能终于找到了答案。
我们已经知道所有这些高能现象的发生都要归功于一种叫做磁重联,当磁力线聚集、断裂和爆炸性重新连接时就会发生这种情况。
但直到现在,物理学家还无法弄清楚它如何发生得如此之快。
您可以在下面看到磁重联的演示:
您可以在上面看到的红色和蓝色磁场线嵌入等离子体- 炽热的带电气体,占可见宇宙的 99%。
根据我们目前的理解,磁重联过程发生在电流高度集中的等离子体薄片中。
到目前为止,一切都很好。问题是我们观察到磁重联发生的速度比我们能够解释的要快得多。我们目前的理解表明,这些等离子体片可以非常拉长,这意味着它们应该减慢磁重联的速度。
现在,普林斯顿大学的一组研究人员提出了一个详细的假设,说明这种快速重新连接如何在不违反物理定律的情况下发挥作用。
如果它被证明是正确的,它可以帮助我们更好地预测太空风暴,解释我们在宇宙中看到的一些奇怪的磁行为,甚至帮助我们更有效地遏制反应堆。
新的假设是基于一种叫做等离子体团不稳定性。
根据等离子体团的不稳定性,那些细长的等离子体片被分解成称为等离子体团的小磁岛,这意味着磁场线可以根据需要快速移动。
等离子体不稳定性之前曾被认为可以解释磁重联的速度有多快,但直到现在,还没有人能够确切地弄清楚这种不稳定性是什么以及它是如何发生的。
现在,普林斯顿大学的研究人员首次撰写了一份“等离子体团不稳定性的一般理论'。
他们的研究表明血浆片确实开始处于线性阶段(这使磁重联保持缓慢),但随后它们转变为爆炸性阶段,这极大地提高了磁重联的速度。
该团队已经能够详细计算出每个周期持续的时间以及其背后的复杂物理原理,您可以在他们的论文中阅读更多相关信息等离子体物理学。
令人惊讶的是,该团队表明等离子体团的不稳定性并不遵循传统的规律。幂律- 这是一个量随着另一个量的幂而变化的情况。
换句话说,改变等离子体团的不稳定性并没有以可预测的方式改变磁重联——这是团队仍然没有完全理解的事情。
“在所有科学领域寻求幂律的存在是很常见的,”该团队写道。 “相比之下,我们发现等离子体不稳定性的标度关系并不是真正的幂律——这是一个以前从未导出或预测过的结果。”
这个新假设仍然需要由独立团队进行测试,然后我们才能确定这就是等离子体不稳定性的工作原理 - 甚至它是快速磁重联背后的原因。
但我们现在距离了解宇宙中一些最暴力事件的触发因素又近了一步,这非常酷。