Ученые использовали большие радиотелескопы и ультрафиолетовые камеры на космическом корабле НАСА, чтобы лучше понять экзотическое, но плохо изученное «четвертое состояние материи»."Это вещество, известное как плазма, может стать ключом к разработке безопасных, чистых и эффективных генераторов ядерной энергии на Земле. Ученые опубликовали свои выводы в ведущем международном журнале Nature Communications.
Большая часть материи, с которой мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни, имеет форму твердого тела, жидкости или газа, но большая часть Вселенной состоит из плазмы – крайне нестабильной и электрически заряженной жидкости. Солнце тоже состоит из этой плазмы.
Несмотря на то, что плазма является наиболее распространенной формой материи во Вселенной, она остается загадкой, в основном из-за ее дефицита в естественных условиях на Земле, что затрудняет ее изучение. Специальные лаборатории на Земле воссоздают экстремальные условия космоса для этой цели, но Солнце представляет собой полностью естественную лабораторию для изучения того, как плазма ведет себя в условиях, которые часто слишком экстремальны для созданных вручную наземных лабораторий.
Научный сотрудник Тринити-колледжа Дублина и Дублинского института перспективных исследований (DIAS) д-р Эоин Карли руководил международным сотрудничеством. Он сказал: "Солнечная атмосфера является очагом экстремальной активности, поскольку температура плазмы превышает 1 миллион градусов по Цельсию, а частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света.
Частицы со скоростью света ярко светят в радиоволнах, поэтому мы можем точно отслеживать поведение плазмы с помощью больших радиотелескопов."
«Мы тесно сотрудничали с учеными Парижской обсерватории и проводили наблюдения Солнца с помощью большого радиотелескопа, расположенного в Нанкае в центральной Франции. Мы объединили радионаблюдения с ультрафиолетовыми камерами на космическом корабле NASA Solar Dynamics Observatory, чтобы показать, что плазма на Солнце часто может излучать радиосвет, который пульсирует, как маяк. Мы знали об этой активности на протяжении десятилетий, но использование нами космического и наземного оборудования позволило нам впервые получить изображение радиоимпульсов и точно увидеть, как плазма становится нестабильной в солнечной атмосфере."
Изучение поведения плазмы на Солнце позволяет сравнить их поведение на Земле, где сейчас прилагаются большие усилия для создания термоядерных реакторов с магнитным удержанием.
Это генераторы ядерной энергии, которые намного безопаснее, чище и эффективнее, чем их собратья с реакторами деления, которые мы в настоящее время используем для получения энергии.
Профессор DIAS и соавтор проекта Питер Галлахер сказал: «Ядерный синтез – это другой тип генерации ядерной энергии, который объединяет атомы плазмы вместе, а не разделяет их на части, как при делении. Термоядерный синтез более стабилен и безопасен, не требует высокорадиоактивного топлива; Фактически, большая часть отходов термоядерного синтеза представляет собой инертный гелий."
"Единственная проблема в том, что термоядерная плазма очень нестабильна.
Как только плазма начинает вырабатывать энергию, какой-то естественный процесс выключает реакцию. Хотя такое отключение похоже на естественный предохранительный выключатель – термоядерные реакторы не могут образовывать побочные реакции – это также означает, что плазму трудно поддерживать в стабильном состоянии для выработки энергии.
Изучая, как плазма на Солнце становится нестабильной, мы можем узнать, как управлять ею на Земле."
Успех этого исследования стал возможным благодаря тесным связям между исследователями Trinity, DIAS и их французскими коллегами.
Доктор Николь Вильмер, ведущий сотрудник проекта в Париже, сказала: «Парижская обсерватория имеет долгую историю радионаблюдений за Солнцем, начиная с 1950-х годов.
Объединившись с другими радиоастрономическими группами по всей Европе, мы можем сделать революционные открытия, подобные этому, и продолжить наш успех в солнечной радиоастрономии во Франции. Это также еще больше укрепляет научное сотрудничество между Францией и Ирландией, которое, я надеюсь, продолжится в будущем."
Д-р Карли ранее работал в Парижской обсерватории, финансируемой стипендией, присужденной Ирландским исследовательским советом и Европейской комиссией. Сегодня он продолжает тесно сотрудничать со своими французскими коллегами и надеется вскоре изучить те же явления, используя как французские инструменты, так и новое современное оборудование, построенное в Ирландии.
Доктор Карли добавил: «Сотрудничество с французскими учеными продолжается, и мы уже добиваемся успехов в создании новых радиотелескопов в Ирландии, таких как Irish Low Frequency Array (I-LOFAR). I-LOFAR может быть использован для раскрытия новой физики плазмы на Солнце гораздо более подробно, чем раньше, обучая нас тому, как материя ведет себя как в плазме на Солнце, здесь, на Земле, так и во всей Вселенной в целом."
Работа финансировалась Ирландским исследовательским советом.