Plasma Physics physics.plasm-ph

النيوترونات الناتجة عن الاندماج النووي الحراري تحوّل العناصر المستقرة إلى مستحضرات صيدلانية مشعة — بدون نفايات أو مفاعلات نووية. مصدر واحد مدمج سيحل محل عشرات المنشآت القديمة ويلبي الاحتياج العالمي للنظائر التشخيصية والعلاجية.

جدران إسفنجية تمتص جسيمات البلازما، فتمنعها من تلويث الوقود وتحسّن احتباس الحرارة. لكن يحدث فرط تسخين خطير. أظهرت النمذجة الحاسوبية أن تتبُّع حركة كل جسيم على حدة يسمح بحبس الشوائب الضارة في مصيدة وتوزيع الحرارة بالتساوي. هذه خطوة نحو محطات طاقة اندماجية موثوقة.

المغناطيسات — نجوم نيوترونية ذات مجال مغناطيسي هائل — تتوهج أحيانًا بأكثر من لمعان مجرة كاملة. التدفقات الراديوية السريعة — إشارات راديوية غامضة من مجرات بعيدة. نموذج جديد يوحد بينهما: كل شيء يتعلق بسحابة متوسعة من البلازما الممغنطة. السحابة الكثيفة تعطي توهجًا بالأشعة السينية، والمتخلخلة تعطي نبضة

باستخدام المحاكاة الحاسوبية، اكتشف العلماء كيف تعمل المسرعات الطبيعية للجسيمات في الهالات الحارة حول الثقوب السوداء فائقة الكتلة. وتبين أن موجات الصدمة في البلازما تنقل حوالي 10% من طاقتها إلى البروتونات، حتى عند الصدمات الضعيفة. وهذا يُفسر سبب وصول النيوترينوات من المجرات النشطة، وعدم وصول أشعة غام

اكتشفت النظرية أن الحقول الكهربائية الفوضوية في البلازما، كالمنخل، تفصل الجسيمات السريعة عن البطيئة، مشكلةً 'ذيلاً' شاملاً من الجسيمات فائقة السرعة. السبب هو تأثير الحجب: الجسيمات البطيئة تغلف نفسها بسحب من الشحنات وتصبح غير مرئية للمجال، بينما تتخلص السريعة من درعها وتتسارع. في الغلاف الجوي الشمسي،

تصادم شعاع من الجسيمات مع هدف «مجرد» يفتح الطريق أمام طاقة الاندماج النووي دون الحاجة إلى تسخين البلازما إلى مئات الملايين من الدرجات.

وجد العلماء طريقة لخفض الحاجز الكهربائي الذي يمنع البروتون والبورون من الاندماج. الميون الذي 'يلتصق' مؤقتًا بالبروتون يحجب شحنته، وترتفع احتمالية التفاعل آلاف المرات. وهذا يفتح الطريق أمام طاقة اندماجية شبه خالية من النفايات.

أظهرت نمذجة جديدة: قبل الاندماج، تلف النجوم النيوترونية الحقول المغناطيسية كالأوتار، مما يولّد ومضات من أشعة غاما وإشارات راديوية. هذه النذر ستساعد علماء الفلك على الاستعداد للحدث، وربما تكشف سر الانفجارات الراديوية السريعة.

معادلة غراد-شفرانوف هي مفتاح فهم الحقول المغناطيسية في الغاز الساخن. في السابق، كان لا بد من اشتقاقها من جديد لكل جرم. يقدم العمل الجديد صيغة عامة تعمل في التوكاماك وفي محيط الثقوب السوداء. أصبحت نمذجة المغناطيسات الكونية أسهل.

في البلازما الفيزيائية الفلكية ذات معامل بيتا العالي - من الأغلفة المغناطيسية للكواكب إلى أقراص التراكم حول الثقوب السوداء - كثيراً ما تُرصد جسيمات ذات طاقات غير حرارية. وقد أظهرت نمذجة حركية جديدة لأول مرة أن ما يولدها هو الضخ المغناطيسي - دورات إيقاعية من الانضغاط والتمدد. وتتوافق الأذيال الأُسِّي

بيانات مسبار باركر، الذي غاص في أتون الرياح الشمسية، جلبت معها لغزًا: حزم البروتونات هناك غالبًا ما تتخذ شكل المطرقة. لفهم كيفية حدوث ذلك، أجرى العلماء محاكاة هجينة، حيث اعتبرت البروتونات كجسيمات والإلكترونات كسائل. بمقارنة نظامين يختلفان في سرعة الانجراف ومعامل بيتا البلازما، تتبعوا كيف تقوم الموجا

بنى العلماء نظرية حركية كمومية صارمة لعدم الاستقرار الثقالي لنموذج المادة المظلمة الغامضة - بوزونات فائقة الخفة بكتلة حوالي 10⁻²² إلكترون فولت. وبتطبيق معادلة فيغنر وطريقة لانداو، استنتجوا علاقة تشتت كشفت عن تقاطع حاد عند نسبة أعداد موجات جينس الكمومية والحرارية α ~ 0.5. يفسر هذا الانتقال كبت الهياك