Işık Bıçakları: Masaüstü Tekniği Megatesla Manyetik Alanları Üretecek

Enerji

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 17 Temmuz 2025

Mikrotüplerin bıçaklarının içe doğru çökmesinin kavramsal çizimi - silindirik hedefteki testere dişi şeklindeki iç bıçaklar, eksen dışı yüklü akılar oluşturarak güçlü akımlar oluşturur ve megatesla manyetik alanları üretir. [Görsel: Masakatsu Murakami]

Işık bıçakları

Japon bilim insanları, laboratuvarda milyonlarca tesla ölçeğine yaklaşan ultra-güçlü manyetik alanlar üretmek için bir teknik geliştirdiler. Megatesla rejimindeki manyetik alanlar, güçlü bir şekilde manyetize edilmiş nötron yıldızlarının yakınında veya astrofizik jetlerde bulunanlara benzer.

Bunun ne anlama geldiğine dair size bir fikir vermek gerekirse, laboratuvar ortamında üretilen manyetik alanın dünya rekoru 45 tesladır .

Ve bu, gerekli laboratuvar cihazlarının yapımını kolaylaştırması gereken kompakt, lazerle çalışan bir düzenek. Ekip, bu yönteme "laminat mikrotüp patlaması" adını verdi.

Her şey, her biri femtosaniye süren çok güçlü lazer darbelerinin, içinde testere dişli bıçaklar bulunan silindirik bir hedefe (mikro tüp) yönlendirilmesini içerir. Bu bıçaklar, lazer darbeleri tarafından üretilen plazmanın asimetrik olarak dönmesine ve merkeze yakın yerlerde dolaşan akımlar oluşturmasına neden olur.

Ortaya çıkan akım, 500 kiloteslayı (0,5 megatesla) aşan ve megatesla rejimine yaklaşan çok güçlü bir eksenel manyetik alan üreterek kendi içinde tutarlı bir şekilde çalışır. Harici bir manyetik alana ihtiyaç duyulmaz.

Bu mekanizma, başlangıç manyetik alanının, yani tohum alanı adı verilen harici bir manyetik alanın güçlendirilmesine dayanan geleneksel manyetik sıkıştırma yöntemiyle keskin bir tezat oluşturmaktadır. Lamine mikrotüp içe çökmesinde, alan sıfırdan üretilir ve yalnızca lazer-plazma etkileşimleriyle enerjilendirilir.

Dahası, silindirik simetriyi kıran yapılar hedefe entegre edilerek güçlü manyetik alanlar oluşturulabilir. Bu süreç, iyon ve elektronlardan oluşan yüklü parçacık akımlarının manyetik alanı güçlendirdiği ve bu akımların daha sıkı bir şekilde hapsedilerek alanın daha da güçlendirilmesini sağlayan bir geri besleme döngüsü yaratır.

• Soğuk parçacık hızlandırıcısı ilk kez birçok teoriyi test edecek

Megatesla alan oluşturma mekanizmasının konseptleri (üstte) ve sekiz kanatlı durum için simülasyonlar (altta). [Görsel: Pan/Murakami - 10.1063/5.0275006]

Astrofizik, nükleer ve kuantum füzyonu

Çok uzun sürmemesi beklenen yeni manyetik alan jeneratörü inşa edildiğinde, bu manyetik alanlar bilimsel olarak yaygın bir şekilde kullanılacak, özellikle laboratuvar deneylerinde astrofiziksel olayların, örneğin çeşitli gök cisimleri tarafından dışarı atılan manyetize jetlerin ve hatta yıldızların iç kısımlarının incelenmesine olanak tanıyacak.

Diğer uygulamalar arasında lazer nükleer füzyonu , hızlı proton ışını ateşleme şemalarının geliştirilmesini kolaylaştırması ve doğrusal olmayan kuantum olaylarının incelenmesi için kuantum elektrodinamiği yer almaktadır.

Osaka Üniversitesi'nden Profesör Masakatsu Murakami, "Bu yaklaşım, aşırı manyetik alanları kompakt bir formatta oluşturup incelemek için güçlü ve yeni bir yol sunuyor. Laboratuvar plazmaları ile astrofizik evren arasında deneysel bir köprü sağlıyor," dedi.

Cihazı inşa etmekle ilgilenen deney ekipleri için iki araştırmacı, temel ölçekleme yasalarını ve hedef optimizasyon stratejilerini gösteren destekleyici bir analitik model oluşturdu.

Diğer haberler:

Daha fazla konu