Эффект бабочки в четвёртом состоянии вещества. Суперкомпьютер подтвердил причину возникновения магнитных бурь

Учёные из Сеульского национального университета и Азиатско-Тихоокеанского центра теоретической физики впервые экспериментально подтвердили явление, которое долгие годы оставалось загадкой для плазменной физики. Речь идёт о многоуровневом взаимодействии, когда малые возмущения на микроуровне вызывают крупные перестройки во всей системе.

Плазма — это четвёртое состояние вещества, ионизированный газ из электронов и ионов, существующий при экстремально высоких температурах. Она составляет основу звёзд, в том числе Солнца, и является главным объектом исследований в области термоядерного синтеза. Для понимания её поведения важно выяснить, как локальные колебания и турбулентность способны перестраивать крупномасштабные магнитные структуры. До сих пор такие процессы удавалось описывать лишь теоретически, но на практике доказательств не было.

Группа профессора Хвана Ён-Сока вместе с коллегами провела серию экспериментов на установке для удержания плазмы. В плазму направляли мощный электронный пучок, что приводило к локальной турбулентности и росту сопротивления. Эти микроскопические возмущения запустили процесс магнитной реконнекции — резкой перестройки силовых линий магнитного поля с преобразованием их энергии в тепло и движение заряженных частиц. В результате стало очевидно, что локальные колебания действительно способны вызвать масштабные структурные изменения.

Чтобы подтвердить экспериментальные данные, провели моделирование на суперкомпьютере KAIROS в Институте исследований термоядерной энергии Кореи. Полученные результаты совпали с наблюдениями, что окончательно укрепило вывод о прямом наблюдении многоуровневого взаимодействия.

По словам профессора Пака Чон-Юна, к этому результату привели долгие совместные обсуждения физиков, работающих в разных направлениях — от теории космической плазмы до задач управляемого синтеза. Доктор Юн Ён Дэ подчеркнул, что открытие помогает понять механизмы запуска магнитной реконнекции, которая лежит в основе таких явлений, как солнечные вспышки или геомагнитные бури.

Отмечают, что работа открывает новые горизонты как для космической физики, так и для исследований в области управляемого термоядерного синтеза. Теперь стало ясно, что микроскопические процессы могут определять судьбу целых систем, и это понимание поможет как в создании эффективных реакторов, так и в изучении процессов в астрофизике.