Os cientistas descobriram que os campos magnéticos que percorrem o plasma, um estado carregado da matéria composto de elétrons livres e núcleos atômicos, podem influenciar a união e o rompimento violento das linhas de campo magnético do plasma. Esse conhecimento pode ajudar os cientistas a prever a possibilidade de ejeções de massa coronal, que são arrotos maciços de plasma do sol que podem colocar em risco satélites e infraestrutura de energia na Terra.
Os pesquisadores se concentraram no papel dos campos guia, que são campos magnéticos que percorrem bolhas de plasma ou pedaços conhecidos como plasmóides. Os campos de guia adicionam rigidez ao sistema e, em última análise, afetam a proporção de plasmóides grandes para pequenos e ajudam a determinar quanta reconexão ocorre.
A reconexão plasmóide é semelhante à computação paralela em smartphones ou computadores de alta potência que prevêem o clima. Durante esse processo, vários processadores estão calculando ao mesmo tempo, aumentando a taxa geral de cálculo. Da mesma forma, os plasmóides aceleram o ritmo geral da reconexão, fazendo com que ela ocorra em vários locais ao mesmo tempo.
“Entender como os campos magnéticos guias afetam os plasmóides pode nos dar uma ideia melhor do que afeta a reconexão magnética no sol e nas estrelas e em todo o cosmos”, disse Stephen Majeski, principal autor de um artigo relatando os resultados em Física de Plasmas e graduado. estudante do Programa de Física de Plasma da Universidade de Princeton. “Os campos de guia são um botão que podemos usar para revelar novas informações.”
Os resultados fornecem informações sobre a ejeção de grandes massas de plasma que aceleram pelo espaço e atingem a magnetosfera da Terra, a bainha de linhas de campo magnético que cercam nosso planeta que nos protege de partículas de alta energia. Esses arrotos de plasma gigantes, se grandes o suficiente, podem danificar os satélites que permitem que os smartphones forneçam instruções de direção e outros aplicativos. Os arrotos também podem danificar as redes elétricas da Terra. “Isso é algo que você definitivamente quer estar ciente”, disse Majeski.
“Este é um novo território para a pesquisa de reconexão de plasmóides”, disse Hantao Ji, professor de ciência astrofísica da Universidade de Princeton e distinto pesquisador do PPPL, que ajuda a gerenciar o Experimento de Reconexão Magnética (MRX) do PPPL que estuda a reconexão. “Majeski acrescentou ao nosso conhecimento sobre campos de orientação para progredir na compreensão da reconexão em larga escala baseada em plasmóides. Ninguém olhou para os campos de guias dessa maneira antes.”
A reconexão de plasmoides com campos de guia também ocorre em tokamaks em forma de rosquinha, o tipo de instalação de fusão mais usado em todo o mundo que usa ímãs poderosos para confinar o plasma no esforço de aproveitar a fusão da Terra, o poder que impulsiona o sol e as estrelas. A fusão combina elementos leves na forma de plasma para gerar grandes quantidades de energia, um processo que os cientistas estão tentando replicar para um suprimento de energia praticamente inesgotável para gerar eletricidade.
Os pesquisadores planejam tornar os modelos mais precisos, incluindo mais efeitos físicos, como a velocidade com que os plasmóides se combinam. Eles também pretendem realizar experimentos usando o novo Facility for Laboratory Reconnection Experiment (FLARE) do MRX e PPPL, o grande sucessor do MRX. O FLARE ajudará a investigar a rapidez com que a reconexão ocorre em grandes plasmas de laboratório que são mais relevantes para plasmas astrofísicos e como a energia magnética se transforma em energia térmica explosiva.
Referência: “Guide field effects on the distribution of plasmoids in multiple scale reconnection” por Stephen Majeski, Hantao Ji, Jonathan Jara-Almonte e Jongsoo Yoo, 3 de setembro de 2021, Physics of Plasmas.
Publicado em 30/04/2022 17h26
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