חוקרים מאוניברסיטת קיושו שיחזרו במעבדה איחוי מגנטי בין שני ענני פלזמה. שינוי התנאים שבהם העננים נפגשו השפיע על התפתחות הניסוי, אך לאחר שנוצרה יריעת הזרם קצב האיחוי נשאר דומה.
איחוי מגנטי הוא תהליך שבו השדות המגנטיים בפלזמה, חומר מוליך חשמל המורכב מחלקיקים טעונים, משנים את סידורם ומשחררים אנרגיה אגורה. הוא מעורב בתופעות כמו התפרצויות שמש ותת־סערות במגנטוספרה של כדור הארץ. אף שהוא נצפה בחלל ונחקר בהדמיות, קשה לבודד את התנאים הקובעים באיזו מהירות הוא מתרחש.
במחקר שפורסם ב־Physical Review E, צוות בראשות טאיצ׳י מוריטה מאוניברסיטת קיושו השתמש בלייזר Gekko-XII באוניברסיטת אוסקה. החוקרים ירו אלומות עתירות אנרגיה אל שתי נקודות במטרת פחמן. מכל נקודה נוצר ענן פלזמה מתפשט, והמפגש בין העננים יצר אזור שבו התרחש איחוי מגנטי.
מה קובע את קצב האיחוי?
שינוי המרחק בין שתי נקודות הפגיעה של הלייזר שינה את צפיפות הפלזמה ואת תנאי השדה המגנטי המגיעים אל אזור המפגש. כדי לעקוב אחר התהליך השתמשו החוקרים במערכת דו־כיוונית של פיזור תומסון: היא מודדת את האור שהתפזר מן הפלזמה ומסייעת להעריך טמפרטורה, צפיפות ומהירות זרימה.
היסטוריית התפשטות העננים ועיתוי האיחוי השתנו בין הניסויים. למרות זאת, מרגע שנוצרה יריעת זרם — השכבה הצרה שבה השדה המגנטי משנה את מבנהו — קצבי האיחוי שנמדדו היו דומים. לדברי החוקרים, התוצאה תומכת בכך שהפיזיקה המקומית של השכבה ממלאת תפקיד מרכזי בקביעת הקצב, גם כאשר התנאים של הפלזמה הנכנסת שונים.
הצוות העריך גם כיצד האנרגיה המגנטית המשתחררת מתחלקת בין חימום הפלזמה לבין האצתה לזרימות מהירות. מדידות כאלה יכולות לשמש מבחן למודלים תאורטיים ולהדמיות מחשב של התפרצויות שמש ותופעות אחרות של מזג האוויר בחלל.
מה אפשר ללמוד על השמש?
הניסוי מספק סביבה מבוקרת שבה אפשר להשוות את קצב האיחוי בין תנאים שונים. הוא אינו שחזור מלא של פלזמת השמש או של סביבת כדור הארץ. החוקרים מתכננים לבחון בהמשך שדות מגנטיים מלוכסנים וזרימות שאינן סימטריות, כדי להתקרב לתנאים בחלל.
שאלות ותשובות
מהו איחוי מגנטי?
סידור מחדש של שדות מגנטיים בתוך פלזמה. התהליך משחרר אנרגיה שיכולה לחמם את הפלזמה ולהאיץ את זרימתה.
האם קצב האיחוי היה זהה בכל תנאי הניסוי?
החוקרים מצאו קצבים דומים לאחר שנוצרה יריעת הזרם. תנאי הפלזמה ועיתוי תחילת האיחוי השתנו בין הרצות הניסוי.
האם אפשר לחזות כעת התפרצויות שמש?
עדיין לא על סמך הניסוי הזה. הממצאים מסייעים לבחון מודלים של איחוי מגנטי, ונדרשים ניסויים ותצפיות נוספים בתנאים דומים יותר לחלל.
המאמר המדעי: Characterizing the temporal evolution of Biermann-battery-driven magnetic reconnection in laser-ablated plasmas, Physical Review E (2026). מקור הכתבה: אוניברסיטת קיושו.
