セス・パターマン始めました 国家安全保障上の理由から、プラズマの挙動を研究していません。 非常に高速な極超音速ミサイルは、周囲の空気を加熱してイオン化し、プラズマと呼ばれる荷電粒子の雲を形成します。プラズマは電波を吸収し、地上のオペレーターがミサイルと通信するのを困難にします。パターマンが解決しようとしていた問題です。 それから彼は思いついた：同じプラズマ物理学が私たちの太陽にも当てはまる.
UCLA の科学者と彼の同僚は現在、Putterman が「瓶の中の私たちの太陽」と呼んでいるものを作成しました。これは、プラズマで満たされた 1.2 インチのガラス球で、太陽フレアを生成するようなプロセスをモデル化するために使用されています。 これらは爆発的なエネルギーのバーストであり、高速のプラズマの塊の放出を伴うことがあり、軌道上の衛星や地上の送電網に大混乱をもたらす可能性があります。 「私たちが行っているステップはモデリングに影響を与え、宇宙天気の前兆の警告と決定ができるようになります」と、研究の上級著者であるパターマンは言います。 フィジカルレビューレター 彼らの実験について説明しています。
太陽は基本的に、回転する帯電したガス粒子で構成されたプラズマの渦巻く地獄であり、その大部分は電子と水素原子から電子が取り除かれたものです。 (恒星プラズマは、トカマク核融合炉で使用される低密度プラズマとは少し異なります。) 研究者は、特に大きなプラズマ塊が地球に向かって発射された場合に特に、太陽フレアをよりよく理解しようと長い間模索してきました。
チームの実験は、部分的にイオン化された硫黄ガスをガラス球の中に入れ、電子レンジで使用される種類と同様の低周波マイクロ波を照射してガスを励起し、華氏約 5,000 度まで加熱することから始まりました。 彼らは、マイクロ波の 30 kHz パルスが、高温ガスを収縮させる圧力を及ぼす音波を設定することを発見しました。 この音波の圧力は一種の「音響重力」を生み出し、まるで太陽の球状重力場内にあるかのように流体を動かします。 (実験の重力場は、地球の約 1,000 倍強力です。) これにより、プラズマ対流が発生します。このプロセスでは、暖かい流体が上昇し、低温で密度の高い流体がガラス球のコアに沈みます。 このようにして、チームは、星の内部で通常見られる球状の対流に似たものを作成した地球上で最初の人間になりました。
彼らのプロジェクトは、極超音速機への応用のために、国防総省の高度な研究部門である DARPA によって最初に資金提供されました。 その後、宇宙天気が航空機や宇宙船に干渉する可能性があるため、空軍研究所の支持を集めました。 しかし、天文学者は、太陽の振る舞いについて基本的なことを教えてくれるとも考えています。 「本当の意義は、実験室で太陽対流のシミュレーションを開始し、太陽の神秘的な太陽周期についての洞察を得ることだと思います」と、同大学の宇宙天気技術、研究、および教育センターのエグゼクティブ ディレクターである Tom Berger は述べています。ボルダーのコロラド州の研究に関与していなかった。
バーガーは、太陽の内部対流帯が何らかの形でより活発になり、外側の層またはコロナを導き、コロナ質量放出と呼ばれるプラズマのより頻繁かつ強力なフレアと爆発を生成する、約 11 年のサイクルについて言及しています。 NASA は、音波を使って太陽の表面をマッピングし、その下のプラズマについて推測する、Solar Dynamics Observatory と呼ばれる宇宙船を使って、太陽の内部領域を調べるのは難しいとバーガー氏は言います。
この分野の他の人々も、パターマンと彼の同僚の研究を称賛していますが、それには限界があると指摘しています。 「これはエキサイティングで革新的な開発です。 巧妙に行われています。 実験室で星の内部ダイナミクスをシミュレートすることは、常に挑戦でした」と、NOAA 宇宙天気予報センターおよびコロラド大学の研究者である Mark Miesch は言います。