Naukowcy z Irlandii i Francji ogłosili poważne nowe odkrycie dotyczące zachowania się materii w ekstremalnych warunkach atmosfery Słońca

Naukowcy użyli dużych teleskopów radiowych i kamer ultrafioletowych na statku kosmicznym NASA, aby lepiej zrozumieć egzotyczny, ale słabo rozumiany "czwarty stan materii". Znana jako plazma, materia ta może mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju bezpiecznych, czystych i wydajnych generatorów energii jądrowej na Ziemi. Naukowcy opublikowali swoje ustalenia w wiodącym międzynarodowym czasopiśmie Nature Communications.

Większość materii, którą spotykamy w naszym codziennym życiu, ma postać ciała stałego, płynu lub gazu, ale większość Wszechświata składa się z plazmy - wysoce niestabilnego i elektrycznie naładowanego płynu. Słońce również składa się z tej plazmy.

Pomimo tego, że jest to najbardziej rozpowszechniona forma materii we Wszechświecie plazma pozostaje tajemnicą, głównie z powodu jej niedoboru w warunkach naturalnych na Ziemi, co utrudnia jej badanie. Specjalne laboratoria na Ziemi odtwarzają w tym celu ekstremalne warunki panujące w przestrzeni kosmicznej, ale Słońce jest laboratorium całkowicie naturalnym, które bada zachowanie się plazmy w warunkach, które często są zbyt ekstremalne dla ręcznie budowanych laboratoriów ziemskich.

Współpracę międzynarodową prowadził doktorant z Trinity College Dublin i Dublińskiego Instytutu Studiów Zaawansowanych (DIAS), dr Eoin Carley. Powiedział:

Atmosfera słoneczna jest siedliskiem ekstremalnej aktywności, z temperaturą plazmy przekraczającą 1 milion stopni Celsjusza i cząstkami, które przemieszczają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Cząsteczki o dużej prędkości świecą jasno na długościach fal radiowych, dzięki czemu jesteśmy w stanie dokładnie monitorować zachowanie plazm przy użyciu dużych teleskopów radiowych.

Ściśle współpracowaliśmy z naukowcami z Paryskiego Obserwatorium i przeprowadzaliśmy obserwacje Słońca za pomocą dużego radioteleskopu znajdującego się w Nancai w środkowej Francji. Połączyliśmy obserwacje radiowe z kamerami ultrafioletowymi na kosmicznym statku kosmicznym Obserwatorium Dynamiki Słonecznej NASA, aby pokazać, że plazma na słońcu może często emitować światło radiowe, które pulsuje jak domek letniskowy. Wiedzieliśmy o tej działalności od dziesięcioleci, ale wykorzystanie przestrzeni kosmicznej i sprzętu naziemnego pozwoliło nam po raz pierwszy wyobrazić sobie impulsy radiowe i zobaczyć dokładnie, w jaki sposób plazmy stają się niestabilne w atmosferze słonecznej.

Badanie zachowania się plazm na Słońcu pozwala na porównanie ich zachowania na Ziemi, gdzie obecnie trwają prace nad budową reaktorów syntezy magnetycznej. Są to generatory energii jądrowej, które są znacznie bezpieczniejsze, czystsze i bardziej wydajne niż ich kuzyni reaktorów rozszczepieniowych, które obecnie wykorzystujemy do produkcji energii.

Profesor w DIAS i współpracownik projektu, Peter Gallagher, powiedział:

Synteza jądrowa to inny rodzaj wytwarzania energii jądrowej, który łączy atomy plazmy razem, w przeciwieństwie do ich rozszczepiania. Synteza jądrowa jest bardziej stabilna i bezpieczniejsza i nie wymaga wysoce radioaktywnego paliwa; w rzeczywistości większość odpadów z syntezy jądrowej to hel obojętny.

Jedynym problemem jest to, że plazmy syntezy jądrowej są wysoce niestabilne. Jak tylko plazma zacznie generować energię, jakiś naturalny proces wyłącza reakcję. Chociaż takie wyłączenie jest jak nieodłączny wyłącznik bezpieczeństwa - reaktory termojądrowe nie są w stanie wytworzyć reakcji ucieczki - oznacza to również, że plazma jest trudna do utrzymania w stabilnym stanie do wytwarzania energii. Badając, w jaki sposób plazmy stają się niestabilne na Słońcu, możemy dowiedzieć się, jak je kontrolować na Ziemi.

Sukces tych badań był możliwy dzięki bliskim związkom między badaczami z Trinity, DIAS i ich francuskimi współpracownikami.

Dr Nicole Vilmer, główna współpracowniczka projektu w Paryżu, powiedziała:

Obserwatorium w Paryżu ma długą historię obserwacji radiowych Słońca, sięgającą lat pięćdziesiątych XX wieku. Dzięki współpracy z innymi grupami radioastronomicznymi z całej Europy jesteśmy w stanie dokonać przełomowych odkryć, takich jak ten i kontynuować sukces, jaki odnieśliśmy w radioastronomii słonecznej we Francji. Wzmacnia to również współpracę naukową pomiędzy Francją i Irlandią, która, mam nadzieję, będzie kontynuowana w przyszłości.

Dr Carley pracował wcześniej w Obserwatorium Paryskim, finansowanym w ramach stypendium przyznanego przez Irlandzką Radę Badań Naukowych i Komisję Europejską. Dziś nadal ściśle współpracuje ze swoimi francuskimi kolegami i ma nadzieję, że wkrótce będzie badał te same zjawiska przy użyciu zarówno francuskich instrumentów, jak i nowo wybudowanego, nowoczesnego sprzętu w Irlandii.

Dr Carley dodał:

Współpraca z francuskimi naukowcami jest w toku, a my już czynimy postępy w zakresie nowo wybudowanych teleskopów radiowych w Irlandii, takich jak irlandzka sieć niskich częstotliwości (I-LOFAR). I-LOFAR może być użyty do odkrycia nowej fizyki plazmy na Słońcu w znacznie bardziej szczegółowy sposób niż wcześniej, ucząc nas, jak zachowuje się materia w obu plazmach na Słońcu, tutaj na Ziemi i ogólnie w całym Wszechświecie.

Jednak jest wiele rzeczy których możemy się jeszcze dowiedzieć dzięki takim ludziom jak dr Eoin Carley, Peter Gallagher. Oby tak dalej.

Źródło: google, Trinity College Dublin.