Explorarea sursei de stele și planete într-un laborator de fizică a plasmei

Fizicianul Himawan Winarto cu figuri de hârtie în spate. Credit: Colaj de Elle Starkman / Biroul de comunicare PPPL

Cercetătorii de la Departamentul de Energie al SUA (DOE), Princeton Plasma Physics Laboratory (DOE), au propus o nouă metodă pentru a verifica o explicație teoretică dovedită, dar nedovedită, a formării stelelor și planete.PPPL). Metoda crește din simularea experimentului Princeton Magnetorotational Instability (MRI), un dispozitiv unic de laborator care își propune să demonstreze procesul de rezonanță magnetică despre care se crede că a umplut cosmosul cu corpuri cerești.

Praful cosmic

Noul dispozitiv, conceput pentru a reproduce procesul care provoacă vârtejuri de nori cosmici de praf și plasmă pentru a se prăbuși în stele și planete, este format din doi cilindri concentrici plini de fluid care se rotesc la viteze diferite. Dispozitivul încearcă să reproducă instabilitățile despre care se crede că provoacă nori învârtiți să elibereze treptat ceea ce se numește impulsul lor unghiular și să se scufunde în corpurile în creștere care orbitează. Acest impuls menține Pământul și alte planete ferm în orbita lor.

„În simulările noastre putem vedea cu adevărat RMN-ul dezvoltându-se în experimente”, a spus Himawan Winarto, student absolvent în cadrul Programului PPPS de Princeton Plasma Physics și autor principal al unui articol din Verificarea fizică E care raportează constatările. “Propunem, de asemenea, un nou sistem de diagnosticare pentru măsurarea RMN”, a spus Winarto, al cărui interes a început ca stagiar la Universitatea din Tokyo.Universitatea Princeton Colaborare în fizica plasmei în timp ce studia la Universitatea Princeton.

Sistemul sugerat ar măsura puterea câmpului magnetic radial sau circular generat de cilindrul interior rotativ în experimente. Deoarece intensitatea câmpului se corelează puternic cu instabilitățile turbulente așteptate, măsurătorile ar putea ajuta la identificarea sursei turbulenței.

„Scopul nostru general este de a arăta lumii că am văzut în mod clar efectul RMN în laborator”, a spus fizicianul Erik Gilson, unul dintre mentorii proiectului Himawan și coautor al lucrării. „Ceea ce propune Himawan este un nou mod de a privi măsurătorile noastre pentru a obține esența RMN-ului”.

Rezultate uimitoare

Simulările au arătat rezultate uimitoare. Deși RMN este de obicei observat doar la o viteză de rotație suficient de mare a cilindrului, noile descoperiri indică faptul că instabilitățile sunt susceptibile de a fi observate cu mult înainte de atingerea limitei superioare a vitezei de rotație experimentale. „Asta înseamnă că vitezele sunt mult mai apropiate de ratele pe care le rulăm acum”, a spus Winarto, „și este proiectată la viteza de rotație pe care ar trebui să o vedem RMN”.

O provocare cheie în detectarea sursei RMN este existența altor efecte care pot acționa ca RMN, dar care nu sunt de fapt procesul. Aceste efecte înșelătoare includ instabilități Rayleigh care împart fluidele în pachete mai mici și circulația Ekman care modifică profilul fluxului de fluid. Noile simulări indică în mod clar „că RMN, mai degrabă decât circulația lui Ekman sau instabilitatea Rayleigh, domină comportamentul fluid în regiunea în care se așteaptă RMN”, a spus Winarto.

Astfel, descoperirile aruncă o nouă lumină asupra creșterii stelelor și planetelor care populează universul. Simulările sunt foarte utile pentru a vă ghida în direcția corectă pentru a ajuta la interpretarea unora dintre rezultatele diagnostice ale experimentelor, a spus Gilson. „Ceea ce vedem din aceste rezultate este că semnalele RMN arată că ar trebui să poată fi văzute mai ușor în experimente decât am crezut anterior”.

Referință: „Mapping space mapping of the Princeton magnetorotational instability experiment” de Himawan W. Winarto, Hantao Ji, Jeremy Goodman, Fatima Ebrahimi, Erik P. Gilson și Yin Wang, 24 august 2020, Verificarea fizică E.
DOI: 10.1103 / PhysRevE.102.023113

Finanțarea pentru această lucrare provine de la Departamentul Energiei din SUA, Biroul Științei; NASA; și Centrul Max-Planck-Princeton pentru fizica plasmei. Printre colaboratori se numără fizicienii PPPL Fatima Ebrahimi și Yin Wang; Hantao Ji, fizician PPPL și profesor de astrofizică la Universitatea Princeton; și Jeremy Goodman, profesor de astrofizică la Universitatea Princeton. Jean-Luc Guermond, de la Universitatea Texas A&M, a furnizat codul de simulare SFEMaNS utilizat pe scară largă în lucrare.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ingineria interfeței limită între materialele 2D și 3D

din David L. Chandler, Institutul de Tehnologie din Massachusetts 2 martie 2021 Aceste imagini ale „insulelor” atomilor de aur depuse într-un strat bidimensional de sulfură de...

Cipul microfluidic simplifică testarea COVID-19, oferă rezultate pe un telefon în 55 de minute sau mai puțin

Nanobeads programate sunt asociate cu un telefon mobil exterior și instrumentul de diagnosticare plug-in poate diagnostica COVID-19 în 55 de minute sau mai puțin,...

O mușcătură puternică, mortală, foarte rapidă a unei furnici Trap-maxilar

Micile schimbări de formă pot duce la inovații în funcție, arată un nou studiu. Cercetătorii au dezvăluit modul în care o capcană de furnici -...

Recenziile școlare parentale sunt legate de indicatorii demografici și rezultatele testelor, nu de performanța școlară

Comentariile părinților au reflectat diferențele dintre rasă și venituri în școlile publice de K-12. Prima analiză a comentariilor părinților despre școlile publice din K-12 din...

Un aisberg masiv – de 10 ori mai mare decât San Francisco – rupe raftul principal de gheață din Antarctica

Noile imagini radar captate de misiunea Copernicus Sentinel-1 arată o aisberg de 1.270 km² care se relaxează și se îndepărtează rapid de raftul de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.