Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Elektron 'Berselancar' pada Gelombang Alfvén dalam Eksperimen Ruang Plasma

Akselerator Alfvén: ilustrasi seniman tentang bagaimana gelombang Alfvén di medan magnet bumi dapat mempercepat elektron yang bertanggung jawab atas aurora yang intens. (Sumber: Austin Montelius/University of Iowa)

Untuk pertama kalinya, eksperimen dengan jelas menunjukkan betapa kuatnya gelombang Alfvén di magnetosfer Bumi mentransfer energinya ke elektron yang kemudian menyebabkan episode intens Cahaya Utara dan Selatan. Pekerjaan itu dilakukan di AS oleh James Schroeder di Wheaton College di Illinois dan rekan-rekannya di University of Iowa, University of California, Los Angeles dan Space Science Institute. Mereka melakukan percobaan yang diperkecil di ruang plasma khusus untuk mempelajari elektron saat mereka "berselancar" di sepanjang gelombang Alfvén.

Saat mencapai jauh ke luar angkasa, medan magnet bumi menjadi sangat terdistorsi oleh angin matahari – aliran partikel bermuatan yang dipancarkan oleh Matahari. Di sisi yang menghadap jauh dari Matahari, garis-garis medannya memanjang hingga jarak yang sangat jauh, membentuk ekor magnet yang luas. Selama semburan matahari yang dahsyat dan lontaran massa koronal, gangguan pada angin matahari dapat menyebabkan garis medan di magnetotail ini meregang, dan akhirnya pecah dan terjepit bersama melalui penyambungan kembali magnet.

Seperti menembakkan ketapel atau ketapel, peristiwa ini melepaskan sejumlah besar energi magnet – meluncurkan gelombang kuat ion berosilasi yang disebut gelombang Alfvén, yang bergerak kembali ke Bumi sepanjang garis medan magnet. Saat gelombang bertemu elektron yang bergerak dengan kecepatan dan arah yang sama, mekanisme yang disebut redaman Landau menyebabkan elektron ini didorong oleh gelombang Alfven.

Tabrakan hebat

Melalui mekanisme transfer energi ini, elektron dapat dipercepat hingga kecepatan hingga 20.000 km/s saat mendekati Bumi. Pada titik ini, medan magnet bumi melewati lapisan atas atmosfer tipis yang menutupi daerah kutub. Di sini, elektron selancar bertabrakan hebat dengan atom dan molekul yang menyebabkan mereka memancarkan cahaya. Akibatnya, elektron ini bertanggung jawab untuk menciptakan aurora yang sangat hidup.

Untuk mempelajari proses percepatan ini, pesawat ruang angkasa dan roket yang terdengar telah dikirim dekat dengan titik rekoneksi di magnetotail. Sejauh ini, bagaimanapun, upaya ini tidak dapat secara langsung mengukur transfer energi antara gelombang Alfvén dan elektron aurora.

Sekarang, tim Schroeder telah menciptakan kembali proses ini menggunakan Perangkat Plasma Besar (LAPD) di Fasilitas Sains Plasma Dasar UCLA . Di dalam LAPD, tim menghasilkan versi yang diperkecil dari magnetotail yang baru digabungkan kembali dengan menembakkan gelombang Alfvén ke bawah ruang plasma LAPD sepanjang 20 m. Selanjutnya, sebagian kecil elektron plasma dipercepat oleh gelombang.

Distribusi kecepatan

Dengan mengukur distribusi kecepatan elektron yang dipercepat, Schroeder dan rekan dapat mempelajari proses percepatan. Untuk lebih memahami eksperimen mereka, tim membandingkan hasil mereka dengan simulasi numerik dan model matematika redaman Landau di dalam ruang LAPD. Seperti yang mereka harapkan, simulasi sangat sesuai dengan pengamatan eksperimental mereka.

Untuk pertama kalinya, hasil mereka dengan jelas menunjukkan transfer energi langsung antara gelombang Alfvén, dan elektron berkecepatan tinggi yang sebagian bertanggung jawab untuk menghasilkan aurora.

Penelitian ini dijelaskan dalam Nature Communication.
Heri MS
Heri MS Blogger Influencer dari Kuningan yang suka dengan dunia IT, Data Technology, website dan senang bereksplorasi tentang Ipteks. Semoga artikel saya ini bisa antik, otentik, asyik, unik dan menarik.

Posting Komentar untuk "Elektron 'Berselancar' pada Gelombang Alfvén dalam Eksperimen Ruang Plasma"