Weibel产生的磁场的证据

时间：2021-10-15 17:25:00 来源：

射击过程中，在欧米茄激光设备的目标室内。该设施的实验提供了对磁场产生的洞察力。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的科学家使用质子探针直接对电磁场成像，提供了由威伯产生的磁场的证据，该磁场在激光驱动的实验室实验中以相反的，最初未磁化的等离子体流生长。

长期以来，宇宙磁场的产生一直吸引着天体物理学家。自从1959年首次描述该现象以来，被称为Weibel丝化不稳定性的现象（均质或近乎均质的电磁等离子体中存在的等离子体不稳定性）引起了天文学家和等离子体物理学家的巨大理论兴趣，认为这是宇宙中产生种子磁场的潜在机制。

然而，几十年来，直接观察威贝尔产生的磁场仍然具有挑战性。在本周发表的《自然物理学》论文中，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员首次报告了由Weibel机理产生的发达的定向磁丝，用于逆流，由高功率激光器产生的无碰撞流。

LLNL的物理学家钱宁·亨廷顿说：“与3D粒子模拟和第一原理理论处理的比较证明，在这种流动中产生的磁场是真实且相当有效的。”

研究小组的发现表明，威贝尔不稳定性会在整个宇宙中产生小范围的种子磁场，然后可以将其进一步放大到更大的比例，从而创造出在天体物理系统中普遍存在的磁场。此外，威贝尔产生的磁场可能会俘获等离子体离子，从而产生局部冲击，从而加速宇宙射线粒子。

使用几个激光束加热相对的塑料盘会产生逆流的等离子体流。单独的一组光束直接使装有氘气和氦气的玻璃囊直接内爆。内爆产生质子爆发，这些质子流过等离子流，并在到达检测器板之前受到电场和磁场的偏转，从而有效地记录了系统中的电场模式。

研究人员使用了由D-3He（氘和氦）胶囊爆破产生的质子，该胶囊以高通量产生单一能量。高质量的数据清楚地揭示了难以捉摸的魏贝尔丝状失稳，这是一个基本结果，由于该过程的可扩展性，将对天体物理学家的思想产生重大影响。此外，为补充数据而进行的3D模拟利用了高级计算领域中的尖端技术，进一步扩展了这项工作的适用性。这些实验是在罗切斯特大学激光能量学实验室的Omega激光实验室进行的。

亨廷顿说：“众所周知，宇宙中存在一定范围的磁场尺度，但是这些场的起源一直是个难以捉摸的问题。”“ Weibel不稳定性长期以来一直被认为是产生这些场的一种机制，但是这项工作提供了迄今为止最令人信服的实验证据，证明这确实是可能的。”

该团队开发了强大的实验平台并确认了Weibel细丝的产生，他们设想在OMEGA上进行广泛的后续实验，以测试与天体系统相关的条件下的磁场产生（例如，在存在天体的情况下）。预先存在的磁场，可能会改变不稳定性的增长）。他们还已经在LLNL的国家点火设施上开始了一系列实验，据信，更大，更快的血浆流将产生更高的电场，而Weibel介导的电击形成将完全成熟。这些实验将达到以前在实验室环境下无法实现的条件。

该研究是与来自日本，英国，麻省理工学院，法国普林斯顿，罗切斯特大学和密歇根大学的国际团队合作进行的。

出版物：C. M. Huntington等，“通过互穿等离子体流中的Weibel不稳定性观察磁场的产生”，《自然物理学》（2015年）；土井：10.1038 / nphys3178

图片：罗切斯特大学激光能量学实验室

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