Forskare från Irland och Frankrike tillkännagav idag ett stort nytt fynd om hur materia beter sig under de extrema förhållandena i solens atmosfär.

Forskarna använde stora radioteleskop och ultravioletta kameror på en NASA-rymdfarkost för att bättre förstå det exotiska men dåligt förstådda "materiens fjärde tillstånd". Känd som plasma, denna fråga kan vara nyckeln till att utveckla säker, rena och effektiva kärnkraftsgeneratorer på jorden. Forskarna publicerade sina resultat i den ledande internationella tidskriften Naturkommunikation .

Det mesta av det vi möter i våra vardagliga liv kommer i form av fasta, vätska eller gas, men majoriteten av universum består av plasma - en mycket instabil och elektriskt laddad vätska. Solen består också av detta plasma.

Trots att den är den vanligaste formen av materia i universum förblir plasma ett mysterium, främst på grund av dess brist under naturliga förhållanden på jorden, vilket gör det svårt att studera. Speciallaboratorier på jorden återskapar de extrema förhållandena i rymden för detta ändamål, men solen representerar ett helt naturligt laboratorium för att studera hur plasma beter sig under förhållanden som ofta är för extrema för de manuellt konstruerade jordbaserade laboratorierna.

Postdoktor vid Trinity College Dublin och Dublin Institute of Advanced Studies (DIAS), Dr Eoin Carley, ledde det internationella samarbetet. Han sa:"Solatmosfären är en härd för extrem aktivitet, med plasmatemperaturer över 1 miljon grader Celsius och partiklar som färdas nära ljusets hastighet. Ljushastighetspartiklarna lyser starkt vid radiovåglängder, så vi kan övervaka exakt hur plasma beter sig med stora radioteleskop."

"Vi arbetade nära forskare vid Paris-observatoriet och utförde observationer av solen med ett stort radioteleskop beläget i Nançay i centrala Frankrike. Vi kombinerade radioobservationerna med ultravioletta kameror på NASA:s rymdbaserade rymdfarkost Solar Dynamics Observatory för att visa att plasma på solen kan ofta sända ut radioljus som pulserar som en fyr. Vi har känt till denna aktivitet i årtionden, men vår användning av rymden och markbaserad utrustning gjorde det möjligt för oss att avbilda radiopulserna för första gången och se exakt hur plasma blir instabila i solatmosfären."

Att studera plasmas beteende på solen möjliggör en jämförelse av hur de beter sig på jorden, där stora ansträngningar nu pågår för att bygga magnetiska inneslutningsfusionsreaktorer. Dessa är kärnkraftsgeneratorer som är mycket säkrare, renare och effektivare än sina fissionsreaktorkusiner som vi för närvarande använder för energi idag.

Professor vid DIAS och samarbetspartner i projektet, Peter Gallagher, sa:"Kärnfusion är en annan typ av kärnenergigenerering som smälter samman plasmaatomer, i motsats till att bryta isär dem som fission gör. Fusion är stabilare och säkrare, och det kräver inte mycket radioaktivt bränsle; faktiskt, mycket av avfallet från fusion är inert helium."

"Det enda problemet är att kärnfusionsplasma är mycket instabila. Så snart plasman börjar generera energi, någon naturlig process stänger av reaktionen. Även om detta avstängningsbeteende är som en inneboende säkerhetsbrytare - fusionsreaktorer kan inte bilda skenande reaktioner - betyder det också att plasman är svår att hålla i ett stabilt tillstånd för energigenerering. Genom att studera hur plasma blir instabila på solen, vi kan lära oss hur man kontrollerar dem på jorden."

Framgången för denna forskning möjliggjordes av de nära banden mellan forskare vid Trinity, DIAS, och deras franska kollaboratörer.

Dr Nicole Vilmer, ledande samarbetspartner i projektet i Paris, sa:"Parisobservatoriet har en lång historia av att göra radioobservationer av solen, med anor från 1950-talet. Genom att samarbeta med andra radioastronomigrupper runt om i Europa kan vi göra banbrytande upptäckter som denna och fortsätta den framgång vi har inom solradioastronomi i Frankrike. Det stärker också ytterligare det vetenskapliga samarbetet mellan Frankrike och Irland, vilket jag hoppas fortsätter i framtiden."

Dr. Carley arbetade tidigare vid Paris Observatory, finansieras av ett stipendium som delas ut av det irländska forskningsrådet och Europeiska kommissionen. Han fortsätter att arbeta nära sina franska kollegor idag, och hoppas snart kunna studera samma fenomen med både franska instrument och nybyggda, toppmodern utrustning i Irland.

Dr Carley tillade:"Samarbetet med franska forskare pågår och vi gör redan framsteg med nybyggda radioteleskop i Irland, såsom Irish Low Frequency Array (I-LOFAR). I-LOFAR kan användas för att avslöja ny plasmafysik på solen i mycket större detalj än tidigare, lära oss om hur materia beter sig i båda plasman på solen, här på jorden och i hela universum i allmänhet."