Corriger des erreurs vieilles de 50 ans dans les mathématiques utilisées pour comprendre comment les ondes électromagnétiques dispersent les électrons piégés dans les champs magnétiques terrestres conduira à une meilleure protection de la technologie dans l'espace.

"La découverte de ces erreurs aidera les scientifiques à améliorer leurs modèles de ceintures de radiations artificielles produites par des explosions nucléaires à haute altitude et à déterminer l'impact d'un tel événement sur notre technologie spatiale", a déclaré Greg Cunningham, scientifique spatial au Laboratoire national de Los Alamos. "Cela nous permet de faire de meilleures prévisions sur ce que pourrait être cette menace et sur l'efficacité des stratégies de remédiation des ceintures de radiations."

Les modèles héliophysiques sont des outils importants que les chercheurs utilisent pour comprendre les phénomènes autour de la Terre, par exemple comment les électrons peuvent être piégés dans l'environnement spatial proche de la Terre et endommager l'électronique des actifs spatiaux, ou comment le champ magnétique terrestre nous protège à la fois des rayons cosmiques et des particules solaires. vent.

Cunningham est particulièrement intéressé par l'étude des ceintures de radiations de Van Allen car elles constituent un analogue naturel des ceintures de radiations artificielles qui pourraient se produire après une explosion nucléaire à haute altitude.

"Dans une ceinture de radiations artificielle, les électrons produits par une explosion nucléaire peuvent être piégés dans le champ magnétique terrestre de la même manière que les ceintures de radiations naturelles", a déclaré Cunningham. "Lorsque ces électrons resteront piégés dans la ceinture de radiation interne pendant de nombreuses années, ils pourraient détruire les satellites existants et rendre impossible le déploiement de nouveaux."

Les chercheurs de la communauté héliophysique utilisent depuis longtemps la théorie quasi-linéaire, qui explique la turbulence du plasma, pour comprendre la diffusion des particules. Les modèles de simulation basés sur la théorie jouent un rôle important dans la compréhension de la manière de protéger la technologie spatiale.

Mais grâce à ses recherches, Cunningham a tenté de rééditer des articles basés sur la théorie quasi-linéaire et a découvert des erreurs dans l'équation de longue date utilisée dans la communauté de la physique spatiale.

"Dans certains types de modèles, cette erreur peut réellement avoir un impact sur la réponse que vous obtenez ; vous pouvez obtenir des différences de plusieurs ordres de grandeur dans les taux de diffusion", a déclaré Cunningham. "Maintenant, les chercheurs qui ont rédigé des articles au cours des 20 ou 30 dernières années peuvent revenir en arrière et y jeter un coup d'œil et voir si cela affecte ou non leur travail."

"L'erreur est restée inaperçue pendant si longtemps simplement parce que la communauté des chercheurs ne pensait pas que les auteurs originaux, qui sont des chercheurs très cités dans le domaine, auraient pu commettre cette erreur", a-t-il ajouté.

L'article de Cunningham détaillant les erreurs a été récemment publié dans le Journal of Geophysical Research :Space Physics. .

Plus d'informations : Gregory S. Cunningham, Résolution de quelques problèmes liés à l'application de la théorie quasi-linéaire au calcul des coefficients de diffusion en héliophysique, Journal of Geophysical Research :Space Physics (2023). DOI :10.1029/2023JA031703

Fourni par le Laboratoire national de Los Alamos