Lacroix Des recherches récentes montrent que des champs magnétiques peuvent émerger spontanément dans un plasma si le plasma présente une anisotropie de température. Ce mécanisme est connu sous le nom d’instabilité de Weibel. Cette nouvelle recherche est la première à observer sans ambiguïté l’instabilité de Weibel en laboratoire. Il offre une solution achievable au problème de l’origine des champs magnétiques de niveau microgauss qui imprègnent les galaxies.
Le plasma est une matière si chaude que les électrons sont séparés des atomes. Les électrons flottent librement et les atomes deviennent des ions. Cela crée un gaz ionisé – le plasma – qui constitue la quasi-totalité de l’univers obvious. Des recherches récentes montrent que des champs magnétiques peuvent émerger spontanément dans un plasma. Cela peut se produire si le plasma a une anisotropie de température – une température différente selon les différentes instructions spatiales. Ce mécanisme est connu sous le nom d’instabilité de Weibel. Il a été prédit par le théoricien du plasma Eric Weibel il y a as well as de six décennies, mais ce n’est que maintenant qu’il a été observé sans ambiguïté en laboratoire. La nouvelle recherche révèle que ce processus peut convertir une fraction importante de l’énergie stockée dans l’anisotropie de température en énergie de champ magnétique. Il constate également que l’instabilité de Weibel pourrait être une supply de champs magnétiques qui imprègnent tout le cosmos.
L’impact
La matière dans notre univers observable est à l’état de plasma et elle est magnétisée. On pense que ces champs magnétiques sont amplifiés à partir de champs de semences faibles par le mouvement en spirale des galaxies, connu sous le nom de dynamo galactique. La façon dont les champs magnétiques germes sont créés est une concern de longue date en astrophysique. Ce nouveau travail offre une solution doable à ce problème épineux de l’origine des champs magnétiques de graine au niveau microgauss.
Résumé
Théorisée pour la première fois il y a six décennies, l’instabilité de Weibel entraînée par l’anisotropie de la température est considérée comme un mécanisme vital pour l’auto-magnétisation de nombreux plasmas de laboratoire et astrophysiques. Cependant, les scientifiques ont été confrontés à deux défis pour démontrer sans ambiguïté l’instabilité de Weibel. Tout d’abord, jusqu’à récemment, les chercheurs n’étaient pas en mesure de générer un plasma avec une anisotropie de température connue comme initialement envisagé par Weibel. Deuxièmement.
Ce travail. une installation utilisateur du Département de l’énergie (DOE) du Brookhaven Countrywide Laboratory, a utilisé une nouvelle plate-forme expérimentale qui a permis aux chercheurs de créer un plasma d’hydrogène avec des distributions de vitesse d’électrons hautement anisotropes connues. sur une échelle de temps de dizaines de billionièmes de seconde en utilisant une impulsion laser au dioxyde de carbone ultracourte mais rigorous. La thermalisation ultérieure du plasma se produit via l’auto-organisation des courants de plasma qui produit des champs magnétiques entraînés par l’instabilité de Weibel. Ces champs sont suffisamment grands pour dévier les électrons relativistes afin de révéler une impression des champs magnétiques à une certaine length du plasma. Les chercheurs ont obtenu un movie de l’évolution de ces champs magnétiques avec une excellente résolution spatio-temporelle en utilisant un faisceau d’électrons relativistes d’une picoseconde pour sonder ces champs.
Le financement
Ce travail a été soutenu par le Bureau des sciences du Département de l’énergie (DOE), la Nationwide Science Basis et le programme de bourses de recherche pour diplômés de la NSF. L’installation d’essai de l’accélérateur est soutenue par le DOE Place of work of Science. Le travail du chercheur principal à l’UCLA est soutenu par la National Science Foundation (NSF), le programme DOE Business office of Science Large Energy Physics et le NSF Graduate Exploration Fellowships Program.
