Лазерный рубильник для магнитных бурь ✛

Оригинал: "Control of Magnetic Reconnection in High Energy Density Plasmas"
arXiv:2608.17839v1 · 2026-08-18 · CC BY 4.0 · 2 мин
Короткий сверхмощный лазерный импульс может ускорять или подавлять пересоединение магнитных полей в плазме.

Внутри солнечной вспышки магнитные линии рвутся, как натянутые резиновые жгуты, и перехлёстываются заново — за минуты высвобождая энергию, которой хватило бы человечеству на миллионы лет. В лаборатории этот процесс, магнитное пересоединение, долго умели лишь запускать, но не останавливать. Теперь у физиков появился рубильник.

На установке OMEGA-EP два лазерных импульса длиной в 2,5 наносекунды испаряли пластиковую мишень. Возникали два облака плазмы, каждое со своим магнитным полем, направленным навстречу другому. Когда облака сталкивались, между ними возникал тонкий слой, где поля и пересоединялись. В этот слой бил третий импульс — в 250 раз короче, но невероятно мощный: его интенсивность $10^{19}$ ватт на квадратный сантиметр разгоняла электроны почти до скорости света.

Электронный пучок вёл себя как струя воды, пущенная в песчаную насыпь: он распадался на нити, и эти нити разрывали слой за десятки пикосекунд — в десять раз быстрее, чем без вмешательства.

Но ключевым оказался момент. Если импульс приходил через 900 пикосекунд после начала облучения, слой уже существовал — и рубильник ускорял его разрушение. Если же импульс бил раньше, через 300 пикосекунд, его магнитное поле сжималось набегающими полями и создавало область высокого давления. Она отталкивала плазму, не давая слою сформироваться вовсе. Пересоединение не просто замедлялось — оно отменялось.

За процессом следили с помощью протонной дефектографии: пучок протонов просвечивал плазму, и по его отклонению восстанавливали карту магнитных полей с пикосекундным разрешением. Расчёты на двух разных кодах — один описывал движение плазмы, другой — поведение отдельных частиц — совпали с наблюдениями.

Это первый случай, когда пересоединение не просто наблюдали, а включили и выключили по команде. Раньше оно было стихией, теперь — инструментом. В термоядерных реакторах, где неконтролируемое пересоединение может разрушать магнитное удержание плазмы, такой рубильник пригодился бы уже сегодня. А в лабораторной астрофизике он позволит воспроизводить условия, которые раньше были недоступны.

Солнечная вспышка всё ещё остаётся неуправляемой, но её маленькая копия в лаборатории теперь подчиняется щелчку. Осталось научиться щёлкать в нужную сторону.

Короткий лазерный импульс был в 250 раз короче длинных импульсов, которые создавали плазму, но его энергии хватило, чтобы полностью изменить ход процесса.

Учёные
Michael FaradayJames Clerk Maxwell
Понятия
магнитное пересоединение токовый слой удержание магнитное поле Солнца лазерно-плазменное ускорение удержание плазмы токамак энергия термоядерного синтеза солнечная вспышка термоядерный реактор пульсарный ветер вспышка пульсар мощность лазера солнце электромагнетизм намагниченность магнетизм теплоперенос электромагнитное излучение