En un progreso significativo en el campo de la física de plasma, los investigadores del Instituto de Tecnología de California (CALTech) han presentado hallazgos notables con respecto a los edificios de flujo magnético trenzados. Estas estructuras, que están prominentemente presentes en fenómenos cósmicos y entornos de laboratorio, juegan un papel crucial en varios eventos astrofísicos, incluidas fugas solares y masas coronales. La investigación se detalla en una publicación reciente en Cartas de evaluación física.
Las varillas de flujo magnéticas, esencialmente torcidas tuberías de plasma entrelazadas con campos magnéticos, forman una parte importante de la carona solar. Son abundantes en las actividades solares, donde su comportamiento dinámico puede conducir a consecuencias significativas para el clima espacial y la tecnología terrestre. Comprender estas cuerdas ofrece una visión esencial de las interacciones entre el sol y su entorno.
Los esfuerzos innovadores del equipo están liderados por Paul Bellan y Yang Zhang, quienes lograron replicar estas estructuras complejas en un entorno de laboratorio controlado. Usaron una configuración con dos electrodos en una sala de vacío equipada con bobinas magnéticas. Al aplicar un alto voltaje para ionizar un gas neutral, generaron con éxito cables de flujo estables y trenzados que los reflejan en fenómenos celestiales.
La única de esta cuerda de flujo creada por el laboratorio está en su configuración trenzada. Aunque la construcción simple de flujo ha sido un tema de estudio durante muchos años, las complejidades de las cuerdas trenzadas, especialmente con los flujos de co-cursos, permanecieron. Bellan señaló: «Hemos demostrado lo que es», lo que indica un avance en su comprensión de estas interacciones complejas.
El núcleo de la estabilidad de estas estructuras trenzadas es la complicada interacción de los campos magnéticos entre los hilos. Cada hilo tiene una corriente eléctrica, lo que resulta en fuerzas atractivas y repelentes. Mientras Bellan trabajó, cuando las corrientes eléctricas que fluyen a lo largo de las cuerdas son paralelas, pero cuando caminan, sus corrientes se resisten entre sí, lo que conduce al rechazo. Este delicado equilibrio entre las fuerzas conduce a un equilibrio crítico o un «ángulo crítico», con toda la estructura en el estado de energía más bajo.
La investigación también enfatiza la escalabilidad de estos fenómenos desde entornos de laboratorio hasta escalas cósmicas. Las mismas comparaciones fundamentales que regulan el comportamiento de estas cuerdas de flujo trenzadas en el laboratorio se pueden aplicar a estructuras astrofísicas más grandes, como la aguja de doble hélice que son miles de años de luz de la tierra. Bellan enfatizó: «Magnetohydrodynamics … resulta ser fantásticamente escalable», lo que sugiere que las ideas obtenidas de experimentos más pequeños pueden arrojar luz sobre enormes eventos cósmicos.
Estos hallazgos tienen implicaciones de mayor alcance, en particular con respecto al clima espacial y su influencia en la tierra. Los edificios de flujo magnético pueden influir significativamente en la actividad solar, por lo que comprender su dinámica es crucial para predecir las llamas solares que pueden alterar sistemas de comunicación, satélites GPS y redes eléctricas. Al refinar modelos que describen estas estructuras, los científicos pueden mejorar sus predicciones con respecto a los efectos solares en el campo magnético de la Tierra.
La capacidad de replicar fenómenos solares en el laboratorio hace que la carretera sea libre de nuevos caminos de investigación experimentales en el campo del clima espacial. Debido a la comprensión de la dinámica que subyace a los edificios de flujo, investigadores como Bellan y Zhang están listos para mejorar los modelos de pronóstico, lo que puede dañar la tecnología y la infraestructura en la Tierra contra actividades solares adversas.
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