Τεράστια μαγνητικά πεδία θα μπορούσαν να δημιουργηθούν στη Γη, ισχυρά όσο σε μαύρες τρύπες

Οι επιστήμονες θα μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητικά πεδία στη Γη τόσο ισχυρά όσο αυτά που παρατηρούνται σε μαύρες τρύπες και αστέρες νετρονίων, σύμφωνα με νέα μελέτη του Ινστιτούτου Μηχανολογίας Λέιζερ του Πανεπιστημίου της Οσάκα, στην Ιαπωνία.

Τέτοια ισχυρά μαγνητικά πεδία είναι σημαντικά για τη διεξαγωγή έρευνας στο πεδίο της Φυσικής, της Επιστήμης των Υλικών και της Αστρονομίας, σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα που ηγείται ο καθηγητής μηχανολογίας λέιζερ του ινστιτούτου, Μασακάτσου Μουρακάμι. Το σχετικό άρθρο δημοσιεύθηκε στις 6 Οκτωβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Scientific Reports.

Τα περισσότερα μαγνητικά πεδία στη Γη, ακόμη και τα τεχνητά, δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρά. Η μαγνητική τομογραφία (MRI) που χρησιμοποιείται στα νοσοκομεία παράγει πεδία ισχύος 1 tesla ή 10.000 gauss. Ορισμένα μηχανήματα MRI που χρησιμοποιούνται στην έρευνα, παράγουν πεδία έως και 10,5 tesla ή 105.000 gauss, ενώ ένα εργαστηριακό πείραμα με λέιζερ του 2018, δημιούργησε ένα πεδίο ισχύος 1.200 tesla. Τώρα, οι νέες προσομοιώσεις δείχνουν ότι θα πρέπει να είναι δυνατή η δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου megatesla – δηλαδή 1 εκατομμυρίου tesla.

Οι προσομοιώσεις και η μοντελοποίηση απέδειξαν ότι η αποστολή δυνατών παλμών λέιζερ σε κοίλους σωλήνες διαμέτρου λίγων μικρόμετρων (μονάδα μήκους ίση με το εκατομμυριοστό του μέτρου), θα μπορούσε να ενεργοποιήσει τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο τοίχωμα των σωλήνων και να παρασύρει κάποια μέσα στην κοιλότητα, με αποτέλεσμα να καταστραφεί.

Οι αλληλεπιδράσεις αυτών των εξαιρετικά θερμών ηλεκτρονίων και το κενό που δημιουργείται καθώς ο σωλήνας εκρήγνυται, προκαλεί τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Η ροή των ηλεκτρικών φορτίων είναι αυτή που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Σε αυτήν την περίπτωση, η τρέχουσα ροή μπορεί να ενισχύσει ένα ήδη υπάρχον μαγνητικό πεδίο κατά δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους από ό,τι είναι.

Το μαγνητικό πεδίο megatesla δεν θα διαρκεί πολύ και θα εξασθενεί μετά από περίπου 10 νανοδευτερόλεπτα. Θα αρκεί όμως για να πραγματοποιήσουν οι επιστήμονες πειράματα Φυσικής με σωματίδια, σε συνθήκες με ελάχιστη διάρκεια.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν περαιτέρω προσομοιώσεις υπερυπολογιστών και υπολόγισαν ότι η δημιουργία αυτών των μαγνητικών πεδίων στη Γη, θα απαιτούσε ένα σύστημα λέιζερ με ενέργεια παλμού από 0,1 έως 1 kJ και συνολική ισχύ από 10 έως 100 petawatts, (1 petawatt ισοδυναμεί με 1 εκατομμύριο δισεκατομμύρια watt.)

Τα λέιζερ των 10 petawatt αναπτύσσονται στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου Extreme Light Infrastructure. Στις αρχές του 2018, Κινέζοι επιστήμονες είχαν ανακοινώσει ότι θα κατασκευάσουν ένα λέιζερ 100 petawatt που θα ονομάσουν Station of Extreme Light.

Τα ισχυρά μαγνητικά πεδία έχουν πολλές εφαρμογές στην Φυσική, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης της σκοτεινής ύλης. Οι υπερ-ισχυροί μαγνήτες μπορούν επίσης να περιορίσουν το πλάσμα εντός των πυρηνικών αντιδραστήρων σύντηξης, ανοίγοντας το δρόμο για βιώσιμη ενέργεια σύντηξης στο μέλλον.

ΠΗΓΗ: Livescience