کشف رقص الکترون ها در فضای اطراف زمین

بیگ بنگ: ماموریت MMS ناسا، چرخش و شیرجه زدن الکترونها اطراف سیارۀ زمین را در یک رقص پیچیده که توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی زمین کنترل می شود، مطالعه می کند. الکترونها گروه گروه از میدان مغناطیسی اطراف زمین به نام مگنتوسفر عبور می کنند و وقتی به قدر کافی به زمین نزدیک شوند می توانند به ماهواره های مدار زمین آسیب بزنند یا موجب پدیده هایی مانند شفق شوند. دانشمندان در ماموریت MMS ناسا حرکت الکترونها را برای درک بهتر رفتارشان مطالعه می کنند.

نمای مایل از ناحیه پیوستگی مجدد. راستای میدان مغناطیسی با خطوط آبی نمایش داده شده و دنبالۀ رنگی نشان دهنده الکترون های در حال حرکت در این میدان است. رنگ دنبالۀ رنگی نشان دهنده قدر مطلق سرعت ذره است به صورتی که آبی نشان دهنده سرعت آهسته تر و قرمز نشان دهنده سرعت بیشتر باشد.

به گزارش بیگ بنگ، الکترون ها معمولا در یک میدان مغناطیسی قوی رفتار ساده ای از خود بروز می دهند. آنها در امتداد میدان مغناطیسی به صورت مارپیچی گردش می کنند اما در مناطق با میدان ضعیف تر الکترونها به جلو و عقب نوسان می کنند. در این تحقیق جدید برای اولین بار نحوۀ حرکت الکترونها در یک میدان با قدرت متوسط مشخص شد و نشان داده شد الکترونها قبل از خروج از این ناحیه در رقصی ترکیبی و در یک مسیر پر پیچ و خم هم حرکات چرخشی و هم نوسانات به سمت جلو و عقب را نمایش می دهند. این حرکات که با جذب انرژی از میدان موجب کاهش انرژی میدان مغناطیسی می شود نقشی کلیدی در فرآیند پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی دارد. پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی فرآیندی است که می تواند موجب آزاد شدن ناگهانی و انفجاری انرژی گردد.

ابزار کاوشگرهای MMS در گردش به دور زمین از میان ناحیه ای با میدان مغناطیسی متوسط به نام میدان راهنمای میانی عبور می کنند. بر اساس مشاهدات همانطور که ذرات وارد این ناحیه می شوند در مارپیچ هایی در امتداد میدان راهنما گردش می کنند (همانند حرکت مارپیچی در میدان های مغناطیسی قوی اما این بار در یک مارپیچ بزرگتر). در طی این فرآیند ذرات از میدان انرژی کسب کرده و شتاب می گیرند و به صورت فواره هایی از ذرات پر سرعت از این ناحیه فرار کرده و با حمل انرژی میدان موجب ضعیف شدن میدان می گردند. نتایج جدید به دانشمندان در درک بهتر نقش الکترونها در پیوستگی مجدد و چگونگی از دست دادن انرژی میدان مغناطیسی کمک می کند.

در ماموریت MMS، چهارفضاپیما با حرکت در یک آرایش فشرده هرمی شکل، میدانهای مغناطیسی و الکتریکی را اندازه گیری کرده و با شمارش الکترونها و یونها، انرژی و مسیر حرکت این ذرات را اندازه گیری می کنند. این ماموریت به دانشمندان این امکان را می دهد که میدان ها و ذرات را به صورت سه بعدی ببینند و در مقیاسی کوچک، به صورتی که هرگز در گذشته میسر نبوده به مطالعه دینامیک ذرات بپردازند. دقت ماموریت MMS از نظر زمانی یکصد بار دقیق تر از ماموریت قبلی میباشد، این بدین معناست که دانشمندان می توانند در فواصل زمانی کوتاهتری ببینند چه چیزی در جریان است و بنابراین بهتر پیش بینی کنند در شرایط متفاوت به چه سرعتی پیوستگی مجدد رخ می دهد. فهم سرعت پیوستگی مجدد برای پیش بینی شدت آزاد شدن انرژی ضروری است.

پیوستگی مجدد یک فرآیند مهم آزاد شدن انرژی در کل کیهان است و تصور می شود مسئول بعضی امواج ضربه ای و اشعه های کیهانی باشد. شراره های خورشیدی سطح خورشید نیز در اثر پیوستگی مجدد میدان مغناطیسی خورشید به وقوع می پیوندد. این اکتشافات دانشمندان را قادر می سازد درک بهتری از دینامیک فضای اطراف زمین و تاثیر آن بر روی ماهواره ها و تکنولوژی امروزی داشته باشند. فضاپیماهای MMS در حال حاضر در حال گذار به مدار جدیدی هستند که باعث عبور آنها از میان مناطق پیوستگی مجدد مغناطیسی در سمت دیگر کرۀ زمین (سمت دورتر از خورشید) می شود و از آنجایی که میدان راهنما در این ناحیه به طور مشخصی ضعیف تر است، احتمالا MMS این نوع حرکت الکترونها را در این ناحیه، بیشتر مطالعه خواهند کرد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Journal of Geophysical Research: Space Physics منتشر شده است.

دکتر مصطفی رحمانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

image_pdfimage_print
(5 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=66735
مصطفی رحمانی

مصطفی رحمانی

فارغ التحصیل از دانشگاه تهران در سال 1383 در رشته ی دکترای دندانپزشکی، علاقه مند به مباحث فیزیک و نجوم میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وبسایت بیگ بنگ همکاری دارد.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *