Dipolno magnetno polje, stvoreno strujom u prstenu, je najosnovniji tip magnetnog polja koji se nalazi iu laboratorijama i u svemiru. Planetarne magnetosfere, kao što je Jupiterova, efikasno ograničavaju plazmu.
Projekat RT-1 ima za cilj da uči od prirode i stvori plazmu visokih performansi tipa magnetosfere za realizaciju napredne fuzione energije. Istovremeno, veštačka magnetosfera nudi sredstvo za eksperimentalno razumevanje mehanizama prirodnih fenomena u pojednostavljenom i kontrolisanom okruženju.
Ring Trap-1 (RT-1) je eksperimentalni aparat koji se nalazi na Univerzitetu u Tokiju. Koristeći visokotemperaturnu superprovodnu tehnologiju, kalem dipolnog polja se magnetno levitira, omogućavajući da se eksperimenti sa plazmom izvode u okruženju bliskom planetarnoj magnetosferi.
Emisija horus moda zvižduka, primećena u svemiru koji okružuje Zemlju, poznatom kao „Geoprostor“, važan je fenomen koji je povezan sa aurorama i svemirskim vremenom. Emisija horusa je aktivno istraživana prvenstveno kroz posmatranja svemirskih letelica, teorijske studije i numeričke simulacije.
Dok su svemirske letelice moćno oruđe za proučavanje stvarnog svemirskog okruženja, planetarna magnetosfera je ogroman i složen sistem koji je teško razumeti u celini. Takođe, ljudskim bićima nije lako da manipulišu svemirskim okruženjem.
Naprotiv, laboratorijske postavke nam omogućavaju da kreiramo pojednostavljeni istraživački objekat koji je izvučen iz složenih svojstava prirode u kontrolisanom okruženju. Stoga se očekuje da eksperimentalne studije igraju komplementarnu ulogu u posmatranju i teoriji razumevanja emisija hora. Međutim, nije jednostavno stvoriti magnetosfersko okruženje u laboratoriji. Laboratorijski eksperimenti o emisijama horusa u magnetosferskom dipolnom magnetnom polju nikada do sada nisu sprovedeni.
Istraživački tim sa Nacionalnog instituta za nauku o fuziji u Tokiju, Japan, i Fakulteta graničnih nauka na Univerzitetu u Tokiju u Kašivi, Japan, uspešno je sproveo laboratorijske studije o emisiji horusa u zviždaču koristeći uređaj RT-1. Ova „veštačka magnetosfera“ ima magnetno levitiranu supravodljivu zavojnicu za stvaranje dipolnog magnetnog polja tipa planetarne magnetosfere u laboratoriji.
Koristeći visokotemperaturnu superprovodnu tehnologiju, kalem od 110 kg se magnetno levitira u vakuumskoj posudi, a generisano magnetno polje ograničava plazmu. Ova jedinstvena postavka omogućava rad bez ikakvih mehaničkih potpornih struktura za kalem, što omogućava generisanje plazme u okruženju sličnom onoj planetarne magnetosfere, čak i unutar objekta na zemlji.
U ovoj studiji, istraživački tim je napunio vakuumsku posudu RT-1 gasom vodonika i ubrizgao mikrotalasne pećnice da bi stvorio vodoničnu plazmu visokih performansi, prvenstveno zagrevanjem elektrona.
U eksperimentima su generisane plazme u različitim stanjima i vršena su istraživanja generisanja talasa. Shodno tome, primećena je spontana proizvodnja horus emisije zvižduka kada je plazma sadržala značajan odnos visokotemperaturnih elektrona.
Takođe su vršena merenja jačine i frekvencije horus emisije iz plazme, fokusirajući se na njenu gustinu i stanje visokotemperaturnih elektrona.
Nalazi, objavljeni u Nature Communications, otkrili su da je generisanje horus emisije vođeno povećanjem elektrona visoke temperature, odgovornih za pritisak plazme. Pored toga, povećanje ukupne gustine plazme imalo je efekat suzbijanja generisanja emisije horusa.
Kroz ovu studiju je razjašnjeno da je emisija horusa univerzalni fenomen koji se javlja u plazmi sa visokotemperaturnim elektronima u jednostavnom dipolnom magnetnom polju. Svojstva otkrivena u eksperimentu, uključujući uslove izgleda i širenje talasa, mogu poboljšati naše razumevanje emisije horusa i srodnih fenomena uočenih u geoprostoru.
Elektromagnetni talasi horus emisije imaju potencijal da dodatno ubrzaju vruće elektrone do viših energetskih stanja, što dovodi do formiranja aurore i kvarova satelita. Ovi elektromagnetni talasi, zajedno sa energetskim česticama, igraju ključnu ulogu u svemirskim vremenskim pojavama.
U geoprostoru, kada se eksplozivni događaji (baklje) događaju na površini Sunca, oni izazivaju magnetne oluje, uzrokujući velike fluktuacije u elektromagnetnom polju i generišući velike količine energetskih čestica. Ovo ne samo da uzrokuje kvarove satelita i utiče na ozonski omotač, već je poznato i da poremeti elektroenergetske i komunikacione mreže na zemlji.
Sa ekspanzijom ljudske aktivnosti danas, razumevanje fenomena svemirskog vremena postaje sve važnije. Međutim, brojni mehanizmi i fenomeni u ovoj oblasti ostaju nerazjašnjeni. Očekuje se da će ishod ove studije doprineti boljem razumevanju mehanizama iza različitih fenomena svemirskog vremena.
U oblasti fuzione plazme, koja ima za cilj konačno rešavanje energetskih problema, gubitak čestica i formiranje strukture usled interakcije sa talasima je jedno od centralnih istraživačkih pitanja. Precizno razumevanje složenih interakcija između spontano pobuđenih talasa i plazme je od suštinskog značaja za postizanje fuzije.
Talasni fenomeni sa varijacijama frekvencije su široko primećeni u visokotemperaturnim plazmama za fuziju, što ukazuje na postojanje zajedničkog fizičkog mehanizma sa emisijom horusa.
Nalazi iz ove studije predstavljaju korak napred u razumevanju uobičajenih fizičkih fenomena koji se nalaze u fuzionoj i svemirskoj plazmi. Očekuje se da će buduća istraživanja dalje napredovati uz pojačanu saradnju između ova dva polja.>
Vislerovi talasi su jedan od osnovnih talasa koji se šire u plazmi. U emisijama hora koji se posmatraju oko geoprostora i Jupitera, događaji fluktuacije sa varijacijama frekvencije sličnim pevanju ptica se javljaju iznova. Smatra se da su usko povezani sa aurorama i svemirskim vremenskim pojavama, kao što je proizvodnja i transport elektrona visoke energije.
