Два стремительных потока заряженных частиц сталкиваются — и магнитные силовые линии начинают рваться и пересоединяться. Этот процесс питает вспышки на Солнце и полярные сияния. Обычно считалось, что все частицы ведут себя одинаково, как пули из одного ружья. Но у каждой частицы есть крошечный волчок — собственное вращение, или спин. В новой работе учёные показали, что в экстремальных условиях этот волчок может кардинально изменить картину.
Они ввели простой параметр, обозначенный греческой буквой Ξ (кси). Он сравнивает, насколько сильно спин сдвигает частицу поперёк потока, с радиусом её кругового движения в магнитном поле. Если параметр мал — спином можно пренебречь, и частицы просто дрейфуют вместе. Так устроен солнечный ветер и большинство джетов — узких струй плазмы, вырывающихся из центров галактик. Но если Ξ приближается к единице или больше, начинается магнитная сортировка. Частицы с разным направлением вращения расталкиваются в разные стороны, как посетители двух враждующих фан-клубов на стадионе. Это создаёт разделение зарядов и дополнительный электрический ток, который подстёгивает пересоединение.
Компьютерное моделирование плазмы из электронов и позитронов (их античастиц) подтвердило догадку. При фиксированной скорости потока рост Ξ ускорял темп пересоединения, добавляя новый «спин-кинетический» канал накачки энергии. Это похоже на конвейер, который не только движется быстрее, но и сам подталкивает детали в нужном направлении. В классической картине пересоединение зависело только от давления и геометрии поля — как если бы скорость конвейера определялась лишь натяжением ленты. Теперь же у нас есть рычаг, который могут использовать астрофизики для объяснения самых мощных взрывов во Вселенной.
Магнитары — это сжатые ядра мёртвых звёзд диаметром около 20 километров, но с массой, как у Солнца. Если бы такой объект оказался на месте Луны, он бы стёр все кредитные карты на Земле своим магнитным полем.
В романе «Спин» Роберта Уилсона инопланетная завеса замедляет время на Земле — и для её объяснения герои обращаются к физике спина и экстремальных полей, где привычные законы пространства-времени перестают работать.