Ученые постигают магнитные бури с помощью сверхсильных полей

Ученые Томского политеха совместно с коллегами из КНР смоделировали магнитные и электрические поля, соответствующие по силе нейтронным звездам. По словам исследователей, поля такой силы можно создавать лазерным излучением с помощью открытого в России эффекта усиления сверхрезонанса полей в непроводящем материале. Это явление может помочь ученым воспроизвести магнитную бурю прямо в лаборатории, а также изучить механизм и эффект ее воздействия на живых существ и технологические системы. Результаты представлены в Annalen der physik.

Магнетизм – эффект, возникающий при взаимодействии движущихся заряженных частиц или объектов с постоянным магнитным моментом – протонов, нейтронов и электронов. Его действие описывается пространством, заполненным силовыми линиями или линиями напряженности. Магнитное поле возникает из-за движения через некоторые объекты электронов, рассказали ученые Томского политеха.

Внутри звезд магнитное поле создается из-за движения электропроводной плазмы посредством перемешивания вещества звезды конвекцией. Такие поля имеют ключевое значение для эволюции небесных тел, пояснили специалисты. На Земле сверхсильные магнитные поля могут найти применение в изучении свойств звезд, плазмы и элементарных частиц, а также в дальней космической радиосвязи.

25 апреля, 08:00

Ученым Томского политеха при участии коллег из Хуайиньского технологического института (КНР) удалось смоделировать сверхмощное магнитное поле с использованием специальных частиц – ценосфер.

Ценосфера представляет собой полый шар, заполненный воздухом. Именно тонкая диэлектрическая оболочка, по словам исследователей, вызвала эффект усиления резонанса Фано. Он же используется при построении теории рассеяния излучения наночастицами металлов и объяснения поведения квантовых точек при приложении к ним напряжения, пояснили исследователи.«

"Резонанс Фано наблюдается в случае взаимодействия двух колебательных процессов. Один из них описывается широкой спектральной полосой, а другой – узкой. При этом узкий контур в результате интерференции может обладать асимметричной формой", – пояснил руководитель проекта, профессор отделения электронной инженерии Томского политеха Олег Минин.

Он подчеркнул, что коллектив преуспел в разработке методов генерации гигантских магнитных полей при рассеянии лазерного излучения. Ученым удалось показать, что генерация таких полей может сопровождать резонансное рассеяние света именно на немагнитных, непроводящих сферах.

«По сравнению с однородными сферами размер воздушной полости является дополнительным конструктивным параметром для настройки максимального усиления интенсивности поля. Нами показано, что за счет регулирования радиуса воздушной полости можно управлять взаимодействием светлых и темных мод в диэлектрической сфере и, как следствие, увеличивать усиление магнитного и электрического полей», – рассказал Минин.

Ученые усилили магнитное поле в 35 000 000 раз, приблизившись к значениям магнитной индукции в нейтронных звездах-магнитерах. Их магнитное поле характеризуется значением напряжения 1 000 000 000 Тл (Тесла). Для сравнения напряженность магнитного поля нашей планеты составляет 0,000025-0,000065 Тл в зависимости от географического положения, хотя в некоторых районах, например, в Курской магнитной аномалии, она может достигать 0,0001 Тл.

Исследование выполнено в рамках программы «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты», участником которой является Томский политех.