Il a été difficile d'obtenir simultanément des informations microscopiques et macroscopiques dans l'espace extra-atmosphérique. Les images globales de phénomènes astrophysiques lointains fournissent des informations macroscopiques, cependant, les informations locales sont inaccessibles. En revanche, les observations in situ avec des engins spatiaux fournissent des informations microscopiques sur des phénomènes tels que la magnétosphère terrestre, mais il est difficile d'obtenir des informations globales dans l'espace proche.

Dans ce qu'on appelle "l'astrophysique de laboratoire, " un domaine relativement nouveau né à l'Université d'Osaka qui a été adopté et développé partout dans le monde, l'espace et les phénomènes astrophysiques sont étudiés expérimentalement.

Un groupe de recherche dirigé par Yasuhiro Kuramitsu de l'Université d'Osaka a révélé pour la première fois une reconnexion magnétique pilotée par la dynamique des électrons dans des plasmas produits au laser à l'aide de l'installation laser Gekko XII de l'Institute of Laser Engineering, Université d'Osaka. La reconnexion magnétique est un facteur essentiel dans l'univers, où les composantes antiparallèles des champs magnétiques se reconnectent et libèrent de l'énergie magnétique sous forme d'énergie cinétique du plasma. La dynamique électronique est considérée comme essentielle dans le processus de déclenchement de la reconnexion magnétique; cependant, il a été très difficile d'observer l'échelle électronique, informations microscopiques ainsi que la structure de reconnexion macroscopique dans l'espace extra-atmosphérique.

Le groupe de recherche a appliqué un champ magnétique faible au plasma produit par laser afin que seuls les électrons soient directement couplés au champ magnétique. La collimation du plasma n'a été observée par interférométrie que lorsque le champ magnétique était appliqué, c'est à dire., le champ magnétique était déformé par la pression plasmatique et locale anti-parallèle. En appliquant en outre une pression externe avec un plasma ambiant, un plasmoïde associé à des caractéristiques ressemblant à des cuspides a été observé par imagerie des émissions plasmatiques. Le plasmoïde s'est propagé à la vitesse d'Alfvén définie avec la masse d'électrons, indiquant la reconnexion magnétique entraînée par la dynamique des électrons.

Les résultats de cette recherche permettront de mieux comprendre le rôle des électrons dans les plasmas de laboratoire. Puisque les échelles spatio-temporelles des électrons sont beaucoup plus petites que celles des ions, il est très difficile de résoudre les phénomènes à l'échelle électronique tout en imageant les structures globales des phénomènes. C'est aussi le cas dans l'espace, car il a été difficile d'obtenir simultanément des informations microscopiques et macroscopiques. Dans cette étude, la force du champ magnétique est contrôlée pour permettre uniquement aux électrons de se coupler avec le champ magnétique. C'est une caractéristique unique et puissante de l'expérience de laboratoire, Et ainsi, l'astrophysique de laboratoire peut être un outil alternatif pour étudier les phénomènes spatiaux et astrophysiques. Les rôles de la dynamique électronique sont essentiels non seulement à la reconnexion magnétique mais aussi à divers phénomènes dans l'univers et en laboratoire, y compris les plasmas de fusion. En savoir plus sur l'univers conduira à de nouvelles technologies à l'avenir.