مطالعه ای جدید نشان میدهد دانشمندان ممکن است بتوانند میدان مغناطیسی در زمین ایجاد کنند که قدرت آنها با قدرت میدانهای مغناطیسی که در سیاهچاله و ستارههای نوترونی مشاهده میشوند رقابت کند.
به گزارش اورانوس و به نقل از ایسنا، طبق مقاله تحقیقاتی جدیدی که توسط ماساکاتسو موراکامی مهندس دانشگاه اوساکا و همکارانش منتشر شده است، چنین میدانهای مغناطیسی قوی که در اثر انفجار ریزلولهها با لیزر ایجاد میشوند، برای انجام تحقیقات فیزیک پایه، علوم مواد و نجوم مهم هستند.
بیشتر میدانهای مغناطیسی روی زمین (حتی نوع مصنوعی آنها) از قدرت خاصی برخوردار نیستند. تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) که در بیمارستانها استفاده میشود، معمولاً میدانی در حدود یک تسلا یا ۱۰ هزار گاوس تولید میکند. (برای مقایسه، میدان ژئومغناطیسی که جهت قطبنما را به سمت شمال میچرخاند بین ۰.۳ تا ۰.۵ گاوس است).
اکنون، شبیه سازیهای جدید نشان میدهد که تولید یک میدان مگاتسلا – یعنی میدان یک میلیون تسلا – ممکن است. موراکامی و تیمش با استفاده از شبیه سازی و مدلسازی رایانهای دریافتند که شلیک پالسهای لیزر بسیار شدید در لولههای توخالی با قطر چند میکرون میتواند به الکترونهای دیواره لوله انرژی دهد و باعث چند جهشی به داخل حفره توخالی در مرکز لوله و انفجار آن شود.
فعل و انفعالات این الکترونهای بسیار داغ و خلا ایجاد شده در اثر انفجار لوله منجر به جریان جریان الکتریکی میشود. جریان بارهای الکتریکی همان چیزی است که میدانهای مغناطیسی ایجاد میکنند. محققان دریافتند در این حالت، جریان الکتریکی میتواند میدان مغناطیسی از پیش موجود با دو تا سه مرتبه قدرت بیشتر ایجاد کند. میدان مغناطیسی مگاتسلا دوام زیادی نخواهد داشت و پس از حدود ۱۰ نانو ثانیه محو میشود اما باز هم این زمان برای انجام آزمایشهای فیزیک مدرن کافی است که اغلب با ذرات و شرایطی کار میکنند که در کمتر از یک چشم بر هم زدن از بین میروند.
موراکامی و دیگر محققان سپس از شبیهسازی ابر رایانه استفاده کردند تا تأیید کنند که این میدانهای مغناطیسی فوق العاده قوی برای فناوری مدرن در دسترس هستند. آنها محاسبه کردند که ایجاد این میدانهای مغناطیسی در دنیای واقعی به سیستم لیزری با انرژی پالس ۰.۱ تا یک کیلوژول و قدرت کل ۱۰ تا ۱۰۰ پتاوات نیاز دارد (پتاوات یک میلیون میلیارد وات است). در حال حاضر لیزرهای ۱۰ پتاواتی به عنوان بخشی از برنامه زیرساخت نور شدید اروپا (European Extreme Light Infrastructure) در حال استفاده هستند و دانشمندان چینی نیز در حال ساخت لیزری ۱۰۰ پتاواتی به نام ایستگاه نور شدید (Station of Extreme Light) هستند که خبرش را سال ۲۰۱۸ در مجله Science اعلام کردند.
میدان مغناطیسی فوق العاده قوی کاربردهای مختلفی در فیزیک بنیادی دارند که میتوان به جستجوی ماده تاریک یا بررسی خواص سیاهچاله اشاره کرد. مجله لایو ساینس قبلا گزارش داده بود ، آهن رباهای فوق العاده قوی همچنین میتوانند پلاسما را در داخل راکتورهای همجوشی هستهای به منطقهای کوچکتر محدود کنند و زمینه را برای انرژی همجوشی مناسب در آینده فراهم کنند.
یافتههای این مطالعه در مجله” Scientific Reports “منتشر شده است.
