عامل گسستگی خطوط میدان مغناطیسی چیست؟

بیگ بنگ/ دانشمندان راه حل جدیدی برای رازی پیشنهاد داده‌اند که دهه ها ذهن شان را درگیر ساخته است. عامل برخی رویدادهای خشن و سریع ِ کیهانی نظیر شراره های خورشیدی، انفجارهای پرتو گاما و نورهای شفق قطبی چیست؟

سوال مهمی پیش می آید. شعله‌های خورشیدی باعث اختلالات ارتباطی در کره زمین می شوند و انفجارهای پرتو گاما می توانند بدون هیچ هشداری موجبات نابودی ما را فراهم آورند. و اکنون بنا به گفته دانشمندان، سرانجام پاسخی پیدا شده است. ما می دانیم که کلیه پدیده های پُر انرژی به پاس رویدادی به نام “اتصال مجدد مغناطیسی” اتفاق می افتند. زمانی شاهد این رویداد هستیم که خطوط میدان مغناطیسی گرد هم آمده، از همدیگر گسیخته و بطرز قابل انفجاری به یکدیگر می پیوندند.

اما دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند دریابند که چرا این چرخه با سرعت بسیار زیاد به وقوع می پیوندد! خطوط میدان مغناطیسی که در پایین به رنگ های قرمز و آبی مشاهده‌ می کنید، در پلاسما ( گاز داغ باردار که ۹۹ درصد از جهان ِ قابل مشاهده‌ را تشکیل می‌دهد) تعبیه شده اند. بنابر درک فعلی ما، فرآیند اتصال مجدد مغناطیسی در ورقه‌های نازک پلاسما رخ می دهد، جایی که جریان الکتریکی به شدت متمرکز است. شما در زیر تصویری از “اتصال مجدد مغناطیسی” را می توانید مشاهده کنید:

مشکل اینجاست که ما شاهد وقوع اتصال مجدد مغناطیسی با سرعت غیر قابل توصیفی بوده ایم. پس درک فعلی ما تا این حد می گوید که چنین ورقه‌های نازک پلاسمایی از قابلیت کشیده شدن و امتداد یافتن برخوردارند، به این معنا که می توانند نقش فزاینده ای در کاهش سرعت اتصال مجدد مغناطیسی ایفا کنند. حالا تیمی از محققان دانشگاه پرینستون بدون زیر پا گذاشتن قوانین فیزیک، فرضیه جامعی را در خصوص نحوه ی فعالیت فرآیند اتصال سریع مطرح نموده اند. اگر این فرضیه درست باشد، می تواند ما را در رسیدن به درک بهتری از پیش بینی طوفان های فضایی، توضیح برخی از رفتارهای عجیب مغناطیسی دیده شده در جهان و تهیه ی کارآمد و پربازده راکتورهای گداخت هسته‌ای یاری رساند.

فرضیه جدید بر پایه چیزی به نام ناپایداری پلاسموئید استوار است. بر اساس فرضیه ناپایداری پلاسموئید، آن ورقه های نازک پلاسما به جزایر مغناطیسی کوچکی به نام پلاسموئید تقلیل می یابند. یعنی خطوط میدان مغناطیسی می توانند با هر سرعتی که نیاز داشته باشند، حرکت کنند. قبلاً ناپایداری پلاسموئید بعنوان توضیحی برای میزان سرعت فرآیند اتصال مجدد مغناطیسی استفاده می شد، اما تاکنون هیچ قادر به تشخیص ماهیت، چیستی و نحوه وقوع این فرآیند نبوده است.

حالا محققان دانشگاه پرینستون برای نخستین بار نظریه ای تحت عنوان ‘نظریه عام ناپایداری پلاسموئید’ منتشر کرده‌اند. تحقیقات آنان مدعی می شود که ورقه های پلاسما در فازی خطی آغاز به کار می کنند که سبب ِ کند شدن اتصال مجدد مغناطیسی می شود. اما بعدها شاهد تغییر فاز آنها به فاز انفجاری هستیم و این زمینه را برای افزایش چشمگیر سرعت اتصال مجدد مغناطیسی مهیا می سازد.

محققان توانسته‌اند مدت زمان این دوره‌ها و ضرایب فیزیکی پیچیده را بطور دقیقی مورد محاسبه قرار دهند. شما می توانید در مقاله آنان تحت عنوان ‘فیزیک پلاسما‘ اطلاعات بیشتری بدست آورید. نکته جالب این است که بر طبق یافته های تیم تحقیقاتی، ناپایداری پلاسموئید از قوانین قدیمی نیرو تبعیت نمی کند. بعبارت دیگر، تغییر ناپایداری پلاسموئید منجر به تغییر اتصال مجدد مغناطیسی به طریقی قابل پیش بینی نشد و این مسئله هنوز جای بحث و بررسی دارد.

محققان اظهار کردند: تلاش برای اثبات وجود قوانین نیرو در تمامی حوزه های علوم مرسوم است. اما می دریافتیم که روابط مقیاس گذاری ناپایداری پلاسموئید، قوانین حقیقی نیرو به شمار نمی آیند و این نتیجه قبلا بدست نیامده یا پیش بینی نشده است. پیش از آنکه با اطمینان خاطر از نحوه عملکرد ناپایداری پلاسموئید حرف بزنیم، باید این فرضیه ی جدید توسط تیم های تحقیقاتی مستقل مورد آزمایش قرار بگیرد. ما اکنون برای درک عوامل ِ برخی از خشن ترین رویدادهای جهان یک گام رو به جلو برداشته ایم که نکته ای نوید بخش به حساب می آید.