(a) Schémas de l'expérience. En irradiant une cible en plastique avec le laser Gekko XII, un flux de plasma est généré en présence d'un champ magnétique faible. Le champ magnétique faible est déformé par la pression dynamique du flux de plasma et la configuration magnétique anti-parallèle est créée. (b) L'insert montre schématiquement que le champ magnétique allongé se reconnecte et libère l'énergie du champ magnétique à mesure que la reconnexion s'écoule. Les sorties d'électrons purs ont été mesurées avec CTS pour la première fois dans des plasmas produits par laser. Crédit :2022 K. Sakai et al. Observations directes de la sortie d'électrons purs dans la reconnexion magnétique. Crédit :Rapports scientifiques
Les reconnexions magnétiques dans les plasmas produits par laser ont été étudiées pour comprendre la dynamique microscopique des électrons, applicable aux phénomènes spatiaux et astrophysiques. Des chercheurs de l'Université d'Osaka, en collaboration avec des chercheurs de l'Institut national des sciences de la fusion et d'autres universités, ont rapporté les mesures directes des sorties d'électrons purs pertinentes pour la reconnexion magnétique à l'aide d'un laser haute puissance, Gekko XII, à l'Institut d'ingénierie laser, Osaka Université au Japon. Leurs découvertes sont publiées dans Rapports scientifiques .
La reconnexion magnétique est un processus fondamental dans de nombreux phénomènes spatiaux et astrophysiques tels que les éruptions solaires et les sous-orages magnétiques, où l'énergie magnétique est libérée sous forme d'énergie plasma. On sait que la dynamique électronique joue un rôle essentiel dans le mécanisme de déclenchement de la reconnexion magnétique. Cependant, il a été très difficile d'observer les phénomènes à l'échelle des électrons minuscules dans le vaste univers.
Ainsi, les chercheurs ont créé des électrons de situation uniquement couplés directement à des champs magnétiques dans des plasmas produits par laser. L'astrophysique dite de laboratoire permet d'accéder à l'univers miniature.
"Dans les plasmas spatiaux, les acteurs clés se cachent parfois à petite échelle. Il est très difficile de voir leurs actions dans des phénomènes spatiaux à grande échelle, même via des simulations numériques de pointe", explique l'auteur de l'étude, Toseo Moritaka. "Désormais, les expériences laser peuvent organiser une nouvelle étape pour faire la lumière sur leurs actions. Les résultats permettront de relier diverses observations et simulations d'un point de vue macroscopique et microscopique."
En utilisant des mesures collectives de diffusion Thomson, le flux d'électrons purs associé à la reconnexion magnétique à l'échelle électronique a été mesuré pour la première fois dans des plasmas produits par laser.
"Les résultats de cette recherche s'appliquent non seulement aux plasmas spatiaux et astrophysiques, mais également à la propulsion magnétique des engins spatiaux et également aux plasmas de fusion", explique l'auteur principal de l'étude, Yasuhiro Kuramitsu.
"La dynamique microscopique des électrons régit les phénomènes macroscopiques, tels que les reconnexions magnétiques et les chocs sans collision. Il s'agit d'une propriété unique et universelle du plasma, qui n'est pas observée dans les gaz et liquides ordinaires. Nous pouvons désormais résoudre ce problème en laboratoire par des mesures locales directes du plasma. et le champ magnétique. Nous aborderons des problèmes ouverts de longue date dans l'univers en les modélisant en laboratoire. Connaître la nature des plasmas peut nous conduire à réaliser, par exemple, un plasma de fusion. Phénomènes macroscopiques régis par la physique microscopique
