Un chercheur fait une percée dans la reconnexion magnétique qui pourrait aider à prédire la météo spatiale

Crédit : Pixabay / CC0 Domaine public

Un chercheur postdoctoral de l’Université de Virginie-Occidentale au Département de physique et d’astronomie a fait une percée dans l’étude de la reconnexion magnétique, qui pourrait empêcher les tempêtes spatiales de faire des ravages sur les systèmes de satellites et de réseaux électriques de la Terre.

La recherche de Peiyun Shi est la première du genre en laboratoire et fait partie du projet PHASMA, une expérience complexe composée de diagnostics avancés, d’électroaimants et de plasma créé en laboratoire pour révéler de nouveaux détails sur le fonctionnement de l’univers.

Pour son expérience, Shi utilise un diagnostic à base de laser pour tester le plasma. Les faisceaux laser sont dirigés dans le diagnostic et la lumière diffuse des électrons. La façon dont la lumière se diffuse donne un aperçu de la vitesse à laquelle les électrons se déplacent. Et parce que le plasma est à plus de 10 000 degrés Fahrenheit, les lasers permettent de mesurer les particules sans utiliser de sonde ou de thermomètre qui fondraient à des températures aussi élevées.

Selon Shi, la technique est analogue à l’effet Doppler, qui est une augmentation ou une diminution de la fréquence des ondes sonores ou lumineuses émanant d’une source lorsqu’un observateur se rapproche ou s’éloigne de la source.

Les découvertes de Shi ont été publiées dans Lettres d’examen physique.

“C’est comme un pistolet radar pour les particules”, ont déclaré Earl Scime, directeur du Centre WVU pour l’expérimentation cinétique, la théorie et la physique informatique intégrée, et Oleg D. Jefimenko, professeur de physique. Selon Scime, des études similaires ne peuvent déterminer que les propriétés moyennes des électrons, mais avec la technologie disponible dans le cadre du projet PHASMA, Shi est capable de mesurer les vitesses réelles des électrons.

“Notre travail prouve à la communauté fondamentale du plasma que les diagnostics laser avancés peuvent mesurer des caractéristiques cinétiques importantes qui ne sont accessibles à aucun autre diagnostic conventionnel”, a déclaré Shi. “C’est essentiel pour comprendre divers processus de physique des plasmas et pour compléter les observations satellitaires modernes. C’est un grand privilège de travailler sur un projet aussi prometteur avec une équipe fantastique ici, et la collaboration fructueuse avec Paul Cassak et son diplômé M. Hasan Barbhuiya est aussi critique pour ce travail et très apprécié. »

Cette recherche a un impact important sur des questions plus larges telles que la prévision des événements météorologiques spatiaux. La reconnexion magnétique joue un rôle majeur dans la façon dont les éruptions de plasma se produisent sur le soleil. Ces éruptions peuvent entraîner des éruptions solaires qui augmentent les émissions de rayons X et d’ultraviolets, ce qui constitue une menace pour les astronautes de la Station spatiale internationale. Les éruptions peuvent également entraîner de grandes masses de plasma qui voyagent à travers l’espace et percutent la magnétosphère terrestre. Ces tempêtes spatiales peuvent perturber les systèmes de satellites et de réseaux électriques sur Terre.

“Chaque fois que nous comprenons mieux la reconnexion magnétique, elle a des applications allant de la météo spatiale à la fusion thermonucléaire, en passant par une compréhension de base du fonctionnement de l’univers”, a déclaré Scime.

Le projet PHASMA est localisé au Centre de Physique des Plasmas KINETIC. PHASMA – ou l’expérience PHAse Space Mapping comme on l’appelle officiellement – est au centre du Centre WVU pour l’expérimentation cinétique, la théorie et la physique des plasmas par calcul intégré.

PHASMA est conçu pour effectuer des mesures tridimensionnelles du mouvement des ions et des électrons dans un plasma à très petite échelle et est la seule installation au monde capable d’effectuer ces mesures détaillées.


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Plus d’information:
Peiyun Shi et al, Observations en laboratoire du chauffage des électrons et des distributions non maxwelliennes à l’échelle cinétique lors de la reconnexion magnétique uniquement des électrons, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.128.025002

Fourni par l’Université de Virginie-Occidentale

Citation: Un chercheur fait une percée en matière de reconnexion magnétique qui pourrait aider à prédire la météo spatiale (11 mars 2022) récupéré le 15 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-magnetic-reconnection-breakthrough-space-weather.html

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