Физики из Японии открыли новые классы орбит электронов

Москва, 11:35, 05 Окт 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Такие явления, как солнечные вспышки и полярные сияния — это последствия «магнитного переподключения» в околоземном пространстве. Они сродни мощным взрывам, которые ускоряют частицы, быстро изменяя топологии магнитных силовых линий. Исследователи из Японии использовали новый компьютерный симулятор, чтобы понять, как магнитное переподключение работает для разреженной плазмы, окружающей нашу планету и определили новые классы электронных орбит, которые помогут ученым понять особенности быстрых струй электронов, истекающих из области переподключения.

Плазма — ионизированный газ, находящийся в космосе. Она настолько разрежена, что заряженные частицы (ионы и электроны) редко сталкиваются друг с другом, но двигаются по очень сложным траекториям из-за электрического и магнитного полей. Этот процесс обладает высокой нелинейностью, поскольку при движении электронов они несут в себе электрический ток, который в свою очередь приводит к изменению электромагнитного поля. Самосогласованное нелинейное движение частиц и электромагнитного поля представляет собой сложную систему, которую трудно предсказать.

Хотя пиковое моделирование широко используется и может решить движение виртуальных частиц, часто не все их траектории проверяются. Причина двоякая: с одной стороны, моделирование генерирует очень большие наборы данных; с другой стороны, до сих пор ученые считали, что все основные орбиты уже были обнаружены в 1980-х годах. На этот раз японские ученые постарались не упустить ничего из виду.

В результате масштабного исследования почти двух миллиардов частиц физики смогли выявить несколько новых классов орбит электронов.

Японцам удалось найти непересекающиеся орбиты электронов, которые не проходят через плоскость вопреки общепринятому убеждению, что все частицы должны пересекать плоскость (Z=0) в процессе магнитного переподключения. Таким образом, стандартная стратегия для отслеживания траектории электронов в плоскости не работает для непересекающихся электронов.

Орбиты частиц являются основополагающими элементами для кинетической физики магнитного переподключения, следовательно, возможен радикальный пересмотр существующих теоретических моделей.