Быстро расширяющаяся плазма, которая возникает под воздействием мощных лазеров, самостоятельно генерирует сильные магнитные поля, выяснили исследователи из США. Открытие повысит точность расчетов при разработке установок инерциального термоядерного синтеза.
С помощью компьютерного моделирования исследователи изучили, как мощный лазер воздействует на алюминиевую мишень. Они выяснили, что при достижении определенного порога интенсивности излучения расширяющаяся плазма менее чем за миллиардную долю секунды самопроизвольно намагничивается и создает магнитные поля напряженностью до 40 тесла — примерно в миллион раз сильнее магнитного поля Земли.
Авторы объяснили этот эффект температурным дисбалансом. По мере расширения плазма охлаждается неравномерно, что запускает так называемую неустойчивость Вайбеля — процесс, который приводит к образованию магнитных полей. Такие поля могут существенно влиять на перенос тепла внутри плазмы и тем самым менять ход термоядерных экспериментов.
При этом существующие модели не всегда учитывают подобные эффекты. «Даже если лазерное воздействие очень однородно, сама динамика расширения плазмы может приводить к возникновению магнитных полей», — сказал ведущий автор исследования Кирилл Лежнин.
Кроме того, исследователи разработали критерий, который заранее оценивает вероятность самонамагничивания плазмы в зависимости от параметров лазера и мишени. Порог возникновения эффекта оказался близок к условиям, которые современные ученые уже используют в экспериментах по инерциальному термоядерному синтезу.
