Une équipe de recherche coréenne a identifié l'origine des nappes de courant bifurquées, considéré comme l'un des mystères les plus irrésolus de la magnétosphère terrestre et de la physique des plasmas magnétisés.

Une équipe de recherche conjointe POSTECH dirigée par le professeur Gunsu S. Yun du département de physique et de la division de génie nucléaire avancé et le Dr Young Dae Yoon du laboratoire de l'accélérateur de Pohang a théoriquement établi le processus d'équilibrage sans collision des feuilles de courant plasma déséquilibrées. En outre, en comparant cela avec des simulations de particules et des données satellitaires de la NASA, l'origine des nappes de courant bifurquées, restées largement inconnues, a été révélée.

Dans la magnétosphère terrestre, un plasma en forme de feuille est observé qui est piégé entre deux régions de champs magnétiques opposés. Parce que le courant circule à l'intérieur, elle est aussi appelée feuille courante. Selon la théorie conventionnelle, la nappe de courant existe sous la forme d'un seul volume dans lequel la pression magnétique due au champ magnétique généré par le courant et la pression thermique du plasma s'équilibrent, formant ainsi un équilibre. Cependant, en 2003, la mission Cluster de l'Agence spatiale européenne a observé une nappe de courant bifurquée dans la magnétosphère terrestre. Depuis, des phénomènes similaires ont été observés.

D'autre part, des recherches approfondies ont été accumulées sur la condition dans laquelle la force magnétique et la pression thermique sont parfaitement équilibrées l'une avec l'autre dans la feuille actuelle. Mais le processus par lequel une nappe de courant déséquilibrée s'équilibre reste largement inconnu. Étant donné que les systèmes plasma ne partent généralement pas d'un état d'équilibre, la compréhension du processus d'équilibration est souhaitée pour mieux comprendre la dynamique actuelle du plasma feuilleté.

L'équipe de recherche commune a analysé en profondeur le processus par lequel la feuille déséquilibrée atteint l'équilibre en considérant les classes d'orbite et les distributions dans l'espace des phases des particules qui constituent la feuille actuelle et a découvert que les feuilles actuelles peuvent naturellement bifurquer pendant le processus d'équilibrage. Il a ensuite été confirmé que ces prédictions théoriques étaient cohérentes avec les résultats de la simulation de particules dans la cellule effectuée par le supercalculateur KAIROS de l'Institut coréen de l'énergie de fusion. En outre, les données de simulation ont été comparées et vérifiées avec les mesures magnétosphériques multi-échelles (MMS) de la NASA.

Cette réalisation a amélioré la compréhension de la dynamique des plasmas magnétisés en intégrant des analyses théoriques, simulations de supercalculateurs, et les observations satellitaires. Étant donné que le plasma magnétosphérique de la Terre a des caractéristiques similaires à celles d'autres plasmas magnétisés tels que les plasmas de fusion nucléaire de diverses manières, il est prévu de contribuer à un large éventail de domaines.

"Cette étude a une valeur académique importante dans la mesure où elle a résolu simultanément deux mystères :le processus par lequel la nappe de courant déséquilibrée s'équilibre et l'origine des nappes de courant bifurquées, " a expliqué le professeur Gunsu S. Yun de POSTECH qui a participé en tant qu'auteur co-correspondant à l'étude. " Nous essayons d'étendre le cadre d'analyse des plasmas avec des champs de guidage puissants et espérons comprendre des phénomènes similaires qui se produisent dans les plasmas de fusion. "