Det har varit svårt att samtidigt få fram mikro- och makroskopisk information i yttre rymden. Globala bilder av avlägsna astrofysiska fenomen ger makroskopisk information, men lokal information är otillgänglig. I kontrast, observationer på plats med rymdfarkoster ger mikroskopisk information om fenomen som jordens magnetosfär, men det är svårt att få global information i nära rymden.

I den så kallade "laboratorieastrofysiken, "ett relativt nytt område född vid Osaka University som har antagits och utvecklats över hela världen, rymden och astrofysiska fenomen undersöks experimentellt.

En forskargrupp ledd av Yasuhiro Kuramitsu vid Osaka University har avslöjat en magnetisk återkoppling som drivs av elektrondynamik för första gången någonsin i laserproducerade plasma med Gekko XII-laseranläggningen vid Institute of Laser Engineering, Osaka universitet. Magnetisk återkoppling är en viktig faktor i universum, där magnetfältens antiparallella komponenter återansluter och frigör magnetisk energi som plasma kinetisk energi. Elektrondynamik anses vara väsentlig i den utlösande processen för magnetisk återkoppling; dock, det har varit mycket utmanande att observera elektronskala, mikroskopisk information tillsammans med den makroskopiska återkopplingsstrukturen i yttre rymden.

Forskargruppen applicerade ett svagt magnetfält på den laserproducerade plasman så att endast elektroner är direkt kopplade till magnetfältet. Plasmakollimation observerades med interferometri endast när magnetfältet applicerades, dvs. magnetfältet var förvrängt av plasmatrycket och lokal antiparallell. Genom att ytterligare applicera externt tryck med en omgivande plasma, en plasmoid associerad med cusp-liknande egenskaper observerades genom avbildning av plasmaemissioner. Plasmoiden fortplantade sig med Alfvén-hastigheten definierad med elektronmassa, indikerar den magnetiska återkopplingen som drivs av elektrondynamik.

Resultaten av denna forskning kommer att belysa elektronernas roll i laboratorieplasma. Eftersom de spatio-temporala skalorna för elektroner är mycket mindre än de för joner, det är mycket utmanande att lösa fenomen i elektronskala samtidigt som man avbildar globala strukturer av fenomen. Detta är också fallet i yttre rymden, eftersom det har varit svårt att få fram mikroskopisk och makroskopisk information samtidigt. I den här studien, styrkan på magnetfältet kontrolleras så att endast elektroner kan kopplas till magnetfältet. Detta är ett unikt och kraftfullt inslag i laboratorieexperiment, och sålunda, laboratorieastrofysik kan vara ett alternativt verktyg för att undersöka rymden och astrofysiska fenomen. Elektrondynamikens roller är väsentliga inte bara för magnetisk återkoppling utan också för olika fenomen i universum och i laboratoriet, inklusive fusionsplasma. Att veta mer om universum kommer att leda till ny teknik i framtiden.