Fysikern Fatima Ebrahimi vid det amerikanska energidepartementets (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har publicerat en artikel som visar att magnetisk återkoppling – processen där magnetfältslinjer knäpper ihop och frigör energi – kan utlösas av rörelse i närliggande magnetfält . Genom att köra datorsimuleringar, Ebrahimi samlade bevis som tyder på att vickning av atompartiklar och magnetfält inom elektriskt laddad gas, känd som plasma, kan utlösa uppkomsten av återkoppling, en process som, när det inträffar på solen, kan spy ut plasma i rymden.

Den plasman kan så småningom interagera med magnetfält som omger jorden, som äventyrar kommunikationsnät och kraftsystem. I fusionsanläggningar, återanslutning kan hjälpa till att starta och begränsa plasman som driver fusionsreaktioner. Denna forskning finansierades av DOE:s Office of Science (Fusion Energy Sciences) och publicerades i decembernumret av Plasmas fysik .

Med hjälp av en datorkod utvecklad av forskare vid universitet och fusionslabb, Ebrahimi simulerade plasma som cirkulerade i ett kärl format som en munk. Fartyget efterliknade munkformen hos fusionsanläggningar som kallas tokamaks. Den simulerade anläggningen hade en öppning i golvet för fysiker att injicera magnetiska fältlinjer som skulle ballongera i tokamakens inre och initiera fusionsprocessen.

Återanslutningen skedde på följande sätt. Fältlinjerna som bildar ballongen skapade en elektrisk ström som producerade tredimensionella vickningar och vinglar som tryckte den öppna änden av ballongen tills den stängdes. Vid det tillfället, magnetisk återkoppling inträffade och förvandlade den magnetiska ballongen till en magnetisk bubbla som kallas en plasmoid som bär elektrisk ström.

Ebrahimi utökar nu den forskningen. Hon undersöker för närvarande hur man kan utnyttja strömmen för att skapa och begränsa ett fusionsplasma utan att använda en stor central magnet som kallas solenoid.

Olika förhållanden kan sätta igång återanslutningsprocessen. "Om styrkan på fältlinjerna som är förknippade med den ursprungliga magnetiska ballongen inte räcker i sig för att starta återanslutningen, " sa Ebrahimi, "De sekundära magnetiska vickningarna kan förstärka magnetfälten vid återanslutningsplatsen, utlöser händelsen." Hon undersöker också förstärkningen av magnetiska fält genom dessa sekundära tredimensionella magnetiska och vätskevickningar som kallas dynamoeffekten.

Dessa fynd om effekten av magnetiska fält kan ha en bred inverkan. "Analysen och modelleringen kan hjälpa oss att bättre förstå hur återkopplingsprocessen som utlöses av magnetiska störningar i plasma kan leda till att magnetiska slingor lossnar på solens yta, eller effektiv start för fusionsplasma, sa Ebrahimi.