Теперь результаты международной группы ученых во главе с U.S. Принстонская лаборатория физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE) показывает, что закрученные магнитные поля могут развиваться только определенным образом, а плазма внутри находится в соответствии с общим правилом.
Пока есть высокое давление снаружи плазмы, давящей внутрь, плазма самопроизвольно принимает форму бублика или тора и раздувается в горизонтальном направлении. Однако расширение наружу ограничено средней величиной скручивания в плазме, качество, известное как "спиральность"."
«Спиральность предотвращает разрушение конфигурации и вынуждает ее развиваться в эту самоорганизованную, скрученную структуру», – говорит Кристофер Смит, физик из PPPL и ведущий автор статьи, сообщающей о результатах в Journal of Plasma Physics.
Полученные данные применимы ко всему спектру плазменных явлений и могут дать представление о поведении магнитных облаков, огромных масс плазмы, испускаемой Солнцем, которая может расширяться и сталкиваться с собственным магнитным полем Земли. В легкой форме столкновения вызывают северное сияние.
Если эти столкновения достаточно мощные, они могут нарушить работу спутников и создать помехи для сотовых телефонов, глобальных систем позиционирования, а также радио- и телевизионных сигналов.
"Поскольку эти эффекты частично вызваны топологическими свойствами, такими как соединение и скручивание, которые не зависят от формы или размера, результаты применимы как к космическим плазменным шлейфам длиной в тысячи световых лет, так и к структурам сантиметровой длины в термоядерных установках, связанных с Землей, "Смит говорит.
Более того, «изучая магнитное поле в этой более общей структуре, мы можем узнать новое о процессах самоорганизации в токамаках и нестабильностях, которые им мешают», – говорит Смит.
Планы будущих исследований Смита включают изучение изменений в связях и связях силовых линий в токамаках во время двух типов нестабильности плазмы, которые могут препятствовать реакциям термоядерного синтеза. «Удивительно, что вы можете узнать, изучая, как распутываются узлы», – говорит Смит.
В исследовательскую группу вошли ученые из Лейденского университета, Голландского института фундаментальных энергетических исследований и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Это исследование было поддержано U.S.
Министерство энергетики (Fusion Energy Sciences) и программа Rubicon, которая частично финансируется Нидерландской организацией научных исследований.