Исследователи из Университета Осаки разработали новый метод генерации сверхвысоких магнитных полей с помощью лазерной имплозии микротрубочек с лопастной структурой. Этот метод позволяет достичь напряженности поля, приближающейся к одному мегатеслу, что является прорывом в области компактной плазмы с высоким полем.
Сверхсильные магнитные поля, приближающиеся к режиму мегатесла — сравнимые с теми, которые обнаруживаются вблизи сильно намагниченных нейтронных звезд или астрофизических струй, — теперь были теоретически продемонстрированы с использованием компактной установки с лазерным приводом. Команда, возглавляемая профессором Масакацу Мураками из Университета Осаки, предложила и смоделировала уникальную схему, которая использует полые цилиндры микронного размера с внутренними лопастями для достижения таких уровней поля.
Технология, называемая имплозией микротрубочек с лопастями (BMI), основана на направлении сверхинтенсивных фемтосекундных лазерных импульсов на цилиндрическую мишень с пилообразными внутренними лезвиями. Эти лопасти заставляют взрывающуюся плазму асимметрично завихряться, генерируя циркулирующие токи вблизи центра. Результирующий ток в контуре самосогласованно создает интенсивное осевое магнитное поле, превышающее 500 килотесл, приближаясь к режиму мегатесл. Никакого внешнего посевного поля не требуется.
Этот механизм резко контрастирует с традиционным магнитным сжатием, которое основано на усилении исходного магнитного поля. В BMI поле генерируется с нуля — исключительно за счет взаимодействия лазера и плазмы. Более того, до тех пор, пока мишень содержит структуры, нарушающие цилиндрическую симметрию, все еще можно надежно генерировать сильные магнитные поля. Этот процесс образует петлю обратной связи, в которой потоки заряженных частиц, состоящих из ионов и электронов, усиливают магнитное поле, которое, в свою очередь, более плотно ограничивает эти потоки, еще больше усиливая поле.
“Этот подход предлагает новый мощный способ создания и изучения экстремальных магнитных полей в компактном формате", - говорит профессор. Мураками. ”Это обеспечивает экспериментальный мост между лабораторной плазмой и астрофизической вселенной".
Потенциальные области применения включают:
Моделирование проводилось с использованием полностью релятивистского кода EPOCH на суперкомпьютере SQUID в Университете Осаки. Также была построена вспомогательная аналитическая модель, раскрывающая фундаментальные законы масштабирования и стратегии целевой оптимизации.
Финансирование: Японское общество содействия развитию науки (JSPS), Kansai Electric Power Company (KEPCO)
Моделирование: Выполнено с использованием суперкомпьютера SQUID в Университете Осаки
Комментарии