Apa yang lebih menyeronokkan daripada sesuatu yang tidak betul? Mengenai dinamika solar, kita tahu banyak, tetapi ada banyak perkara yang belum kita fahami. Contohnya, apabila cahaya matahari yang dipenuhi zarah keluar dari Matahari, garis medan magnetnya dapat melakukan beberapa perkara yang tidak dijangka - seperti berpisah dan kemudian menyambung semula dengan cepat. Menurut teorema pembekuan fluks, garis-garis magnet ini seharusnya hanya "mengalir dalam kunci" dengan zarah. Mereka harus tetap utuh, tetapi mereka tidak. Bukan hanya peraturan mudah yang mereka langgar ... tetapi undang-undang fizik.
Apa yang dapat menjelaskannya? Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam edisi 23 Mei "Alam", sebuah pasukan penyelidikan interdisipliner yang diketuai oleh seorang ahli fizik matematik Johns Hopkins mungkin baru saja mendapat penjelasan yang masuk akal. Menurut kumpulan itu, faktor yang mendasari adalah pergolakan - "gangguan ganas yang sama yang dapat menyesakkan jet penumpang ketika berlaku di atmosfera" - atau yang ditinggalkan oleh saudara lelaki anda setelah dia memakan kacang panggang. Dengan menggunakan teknik pemodelan komputer yang teratur dan dibina secara logik, para penyelidik dapat mensimulasikan apa yang berlaku ketika garis medan magnet bertemu dengan pergolakan dalam suar suria. Dengan berbekalkan maklumat ini, mereka kemudian dapat menyatakan kes mereka.
"Teorema pembekuan fluks sering menerangkan sesuatu dengan indah," kata Gregory Eyink, seorang profesor Jabatan Matematik dan Statistik Gunaan yang merupakan pengarang utama kajian "Alam". "Tetapi dalam keadaan lain, ia gagal total. Kami ingin mengetahui mengapa kegagalan ini berlaku. "
Apakah teorema pembekuan fluks? Mungkin anda pernah mendengar tentang Hannes Alfvén. Dia adalah jurutera elektrik Sweden, ahli fizik plasma dan pemenang Hadiah Nobel Fizik 1970 untuk karyanya pada magnetohidrodinamik (MHD). Dia adalah lelaki yang bertanggungjawab untuk menjelaskan apa yang sekarang kita ketahui sebagai gelombang Alfvén - ayunan perjalanan frekuensi rendah ion dan medan magnet dalam plasma. Nah, sekitar 70 tahun yang lalu, dia muncul dengan pemikiran bahawa garis kekuatan magnet berlayar di sepanjang cairan lokomotif yang serupa dengan potongan benang yang mengalir di sepanjang sebuah sungai. Tidak mustahil mereka akan putus dan kemudian bergabung semula. Walau bagaimanapun, ahli fizik suria telah mengetahui bahawa ini tidak berlaku ketika melakukan aktiviti dalam suar suria yang sangat ganas. Dalam pemerhatian mereka, mereka telah menentukan bahawa garis medan magnet di dalam suar ini dapat meregangkan ke titik putus dan kemudian menyambung semula dalam jangka masa yang sangat cepat - hanya 15 minit. Apabila ini berlaku, ia akan mengeluarkan sejumlah besar tenaga yang pada gilirannya menggerakkan suar.
"Tetapi prinsip pembekuan fluks fizik plasma moden menyiratkan bahawa proses ini dalam korona suria harus memakan waktu sejuta tahun!" Eyink menyatakan dengan penuh semangat. "Masalah besar dalam astrofizik adalah bahawa tidak ada yang dapat menjelaskan mengapa pembekuan fluks berfungsi dalam beberapa kes tetapi tidak yang lain."
Sudah tentu, selalu ada spekulasi bahawa pergolakan mungkin merupakan punca perilaku misteri. Masa untuk siasatan? Anda bertaruh. Eyink kemudian bergabung - dan berpikiran - dengan pakar lain dalam astrofizik, kejuruteraan mekanikal, pengurusan data dan sains komputer, yang berpusat di Johns Hopkins dan institusi lain. "Oleh itu, ini adalah usaha yang sangat kolaboratif," kata Eyink. "Semua orang menyumbang kepakaran mereka. Tidak ada seorang pun yang dapat mencapai ini. "
Langkah seterusnya adalah membuat simulasi komputer - simulasi yang dapat menduplikasi keadaan plasma dari aktiviti suar suria dan semua nuansa zarah-zarah bermuatan yang dilalui dalam keadaan yang berbeza. "Jawapan kami sangat mengejutkan," kata Eyink. "Pembekuan fluks magnetik tidak lagi berlaku ketika plasma menjadi bergelora. Sebilangan besar ahli fizik menjangkakan bahawa pembekuan fluks akan memainkan peranan yang lebih besar lagi kerana plasma menjadi lebih konduktif dan lebih bergelora, tetapi, sebenarnya, ia rosak sepenuhnya. Dengan kejutan yang lebih besar lagi, kami mendapati bahawa pergerakan garis medan magnet menjadi rawak sepenuhnya. Saya tidak bermaksud 'huru-hara', tetapi sebaliknya tidak dapat diramalkan seperti mekanik kuantum. Daripada mengalir secara teratur dan deterministik, garis medan magnet malah tersebar seperti asap yang menggelegak. "
Sudah tentu, pakar suria lain merasakan mungkin ada jawapan alternatif untuk aktiviti melanggar peraturan ini dalam suar suria, tetapi seperti yang dikatakan oleh Eyink, "Saya rasa kami membuat kes yang cukup menarik bahawa pergolakan saja dapat menyebabkan pecah garis lapangan."
Apa yang paling menggembirakan adalah usaha kolaborasi ahli pasukan dari pelbagai disiplin ilmu yang pelbagai. Ini adalah usaha kumpulan yang membantu Eyink untuk menghasilkan teori baru ini mengenai teka-teki suar suria. "Kami menggunakan kaedah pangkalan data baru yang canggih, seperti yang digunakan dalam Sloan Digital Sky Survey, digabungkan dengan teknik pengkomputeran berprestasi tinggi dan perkembangan matematik yang asli," katanya. "Pekerjaan itu memerlukan perkahwinan fisika, matematik dan sains komputer yang sempurna untuk mengembangkan pendekatan baru yang mendasar untuk melakukan penyelidikan dengan kumpulan data yang sangat besar."
Sebagai kesimpulan, Eyink menyatakan bahawa jenis penyelidikan ini dapat memberi kita pemahaman yang lebih baik mengenai suar suria dan pelepasan massa koronal. Seperti yang kita ketahui, jenis "cuaca ruang angkasa" berbahaya ini dapat membahayakan angkasawan, mengganggu satelit komunikasi, dan bahkan bertanggung jawab atas penutupan grid kuasa elektrik di Bumi. Dan anda tahu apa maksudnya ... tidak ada TV satelit dan tidak ada kekuatan untuk menontonnya. Tetapi, itu O.K.
"Saya tidak keluar lewat. Tidak peduli untuk pergi. Saya pulang sekitar lapan… Hanya saya dan radio saya. Tidak salah .. Savin cinta saya untuk awak. "
Sumber Kisah Asal: Siaran Berita Universiti Johns Hopkins.
