Laboratuvar çalışması, koro emisyonlarının kendiliğinden uyarılmasını keşfetmek için yapay manyetosfer yaratıyor

Halka akımı tarafından oluşturulan dipol manyetik alan, hem laboratuvarlarda hem de uzayda bulunan en temel manyetik alan türüdür. Jüpiter’inki gibi gezegensel manyetosferler plazmayı etkili bir şekilde sınırlandırır.

RT-1 projesi, doğadan öğrenmeyi ve gelişmiş füzyon enerjisini gerçekleştirmek için manyetosfer tipi yüksek performanslı bir plazma oluşturmayı amaçlıyor. Aynı zamanda yapay manyetosfer, basitleştirilmiş ve kontrollü bir ortamda doğal olayların mekanizmalarını deneysel olarak anlamak için bir araç sunar.

Halka Tuzağı-1 (RT-1), Tokyo Üniversitesi’nde bulunan deneysel bir cihazdır. Yüksek sıcaklıkta süper iletken teknolojisinden yararlanan bir dipol alan bobini manyetik olarak havaya kaldırılır ve plazma deneylerinin gezegen manyetosferine yakın bir ortamda yürütülmesine olanak tanır.

“Geospace” olarak bilinen, Dünya’yı çevreleyen uzayda gözlemlenen ıslık sesi korosu emisyonu, aurora ve uzay havasıyla ilgili önemli bir olgudur. Koro emisyonu öncelikle uzay aracı gözlemleri, teorik çalışmalar ve sayısal simülasyonlar yoluyla aktif olarak araştırılmıştır.

Uzay araçları gerçek uzay ortamını incelemek için güçlü araçlar olsa da, gezegensel manyetosfer bütünüyle anlaşılması zor olan devasa ve karmaşık bir sistemdir. Ayrıca insanoğlunun uzay ortamını manipüle etmesi kolay değildir.

Aksine, laboratuvar ayarları kontrollü bir ortamda doğanın karmaşık özelliklerinden elde edilen basitleştirilmiş bir araştırma nesnesi oluşturmamıza olanak tanır. Bu nedenle deneysel çalışmaların koro emisyonlarının anlaşılmasında gözlem ve teoride tamamlayıcı bir rol oynaması beklenmektedir. Ancak laboratuvarda manyetosferik bir ortam oluşturmak kolay değildir. Manyetosferik dipol manyetik alanda koro emisyonları üzerine laboratuvar deneyleri şimdiye kadar hiç yapılmadı.

Japonya’nın Toki kentindeki Ulusal Füzyon Bilimi Enstitüsü’nden ve Japonya, Kashiwa’daki Tokyo Üniversitesi Sınır Bilimleri Enstitüsü’nden bir araştırma ekibi, RT-1 cihazını kullanarak ıslık sesi modu koro emisyonu üzerine laboratuvar çalışmalarını başarıyla yürüttü. Bu “yapay manyetosfer”, laboratuvarda gezegensel manyetosfer tipi dipol manyetik alan oluşturmak için manyetik olarak havaya kaldırılan süper iletken bir bobine sahiptir.

Yüksek sıcaklıkta süper iletken teknolojisi kullanılarak, 110 kg’lık bir bobin, bir vakum kabında manyetik olarak havaya kaldırılır ve üretilen manyetik alan, plazmayı sınırlar. Bu benzersiz kurulum, bobine herhangi bir mekanik destek yapısı gerekmeden çalışmaya izin vererek, yer merkezli bir tesiste bile gezegen manyetosferine benzer bir ortamda plazma üretilmesini mümkün kılar.

Bu çalışmada araştırma ekibi, öncelikle elektronları ısıtarak yüksek performanslı hidrojen plazması oluşturmak için RT-1’in vakum kabını hidrojen gazıyla doldurdu ve mikrodalgalar enjekte etti.

Deneylerde çeşitli durumlarda plazmalar üretilmiş ve dalga oluşumuna yönelik araştırmalar yapılmıştır. Sonuç olarak, plazma önemli oranda yüksek sıcaklıktaki elektronları içerdiğinde, ıslık sesi korosu emisyonunun kendiliğinden üretimi gözlemlendi.

Yoğunluğuna ve yüksek sıcaklıktaki elektronların durumuna odaklanılarak plazmadan koro emisyonunun gücü ve frekansına ilişkin ölçümler de yapıldı.

bulgularyayınlanan Doğa İletişimi, koro emisyonunun oluşumunun, plazma basıncından sorumlu olan yüksek sıcaklıktaki elektronlardaki artıştan kaynaklandığını ortaya çıkardı. Ek olarak, genel plazma yoğunluğunun arttırılması, koro emisyonunun oluşumunu baskılama etkisine sahipti.

Bu çalışma sayesinde koro emisyonunun, basit dipol manyetik alanda yüksek sıcaklıktaki elektronlarla plazmada meydana gelen evrensel bir olay olduğu açıklığa kavuşturuldu. Görünüm koşulları ve dalga yayılımı da dahil olmak üzere deneyde ortaya çıkan özellikler, coğrafi uzayda gözlemlenen koro emisyonu ve ilgili olaylara ilişkin anlayışımızı geliştirebilir.

Koro emisyonunun elektromanyetik dalgaları, sıcak elektronları daha yüksek enerji durumlarına hızlandırma potansiyeline sahiptir, bu da aurora oluşumuna ve uydu arızalarına yol açar. Bu elektromanyetik dalgalar, enerjik parçacıklarla birlikte uzay havası olaylarında çok önemli bir rol oynar.

Jeouzayda, güneş yüzeyinde patlayıcı olaylar (işaretlemeler) meydana geldiğinde, manyetik fırtınalara yol açarak elektromanyetik alanda büyük dalgalanmalara neden olur ve büyük miktarlarda enerjik parçacıklar üretir. Bu sadece uydu arızalarına yol açmakla ve ozon tabakasını etkilemekle kalmıyor, aynı zamanda yerdeki güç ve iletişim ağlarını da bozduğu biliniyor.

Günümüzde insan faaliyetinin genişlemesiyle birlikte uzay hava olaylarını anlamak giderek daha önemli hale geldi. Ancak bu alandaki çok sayıda mekanizma ve olgu henüz çözümlenmemiştir. Bu çalışmanın sonucunun, çeşitli uzay havası olaylarının ardındaki mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunması bekleniyor.

Enerji problemlerini nihai olarak çözmeyi amaçlayan füzyon plazması alanında, dalgalarla etkileşime bağlı olarak parçacık kaybı ve yapı oluşumu temel araştırma konularından biridir. Kendiliğinden uyarılan dalgalar ve plazma arasındaki karmaşık etkileşimlerin kesin olarak anlaşılması, füzyonun gerçekleştirilmesi için gereklidir.

Füzyon için yüksek sıcaklıktaki plazmalarda frekans değişimlerine sahip dalga fenomeni yaygın olarak gözlemlenmiştir, bu da koro emisyonu ile ortak bir fiziksel mekanizmanın varlığına işaret etmektedir.

Bu çalışmadan elde edilen bulgular, hem füzyon hem de uzay plazmalarında bulunan ortak fiziksel olayların anlaşılmasında ileri bir adımı temsil etmektedir. Gelecekteki araştırmaların bu iki alan arasındaki işbirliğinin artmasıyla daha da ilerleyeceği öngörülmektedir.>

Whistler dalgaları plazmada yayılan temel dalgalardan biridir. Jeospace ve Jüpiter çevresinde gözlemlenen koro emisyonlarında, kuş cıvıltılarına benzer frekans değişimlerine sahip dalgalanma olayları tekrar tekrar meydana geliyor. Bunların, yüksek enerjili elektronların üretimi ve taşınması gibi auroralar ve uzay havası olaylarıyla yakından ilişkili olduğu düşünülüyor.