Elektroni se mogu ubrzati gotovo do brzine svjetlosti dok stupaju u interakciju sa Zemljinom magnetosferom

Elektroni služe mnogim svrhama u fizici. Koriste ih neki akceleratori čestica i oni podupiru naš moderni svijet u silikonskim čipovima koji pokreću svjetska računala. Također prevladavaju u svemiru, gdje se povremeno mogu vidjeti kako lebde u plazmi u magnetosferama planeta. Sada je tim iz njemačkog istraživačkog centra za geoznanosti ( GFZ ) koju vodi dr Hayley Allison i Jurij šprits otkrili su da se elektroni prisutni u magnetosferi mogu ubrzati do relativističkih brzina, a to bi potencijalno moglo biti opasno za našu rastuću orbitalnu infrastrukturu.

Tim je izvršio analizu koristeći podatke iz Van Allenove sonde , par satelita koji je mjerio Zemljin Van Allenov radijacijski pojas , područje energetski nabijenih čestica uzrokovanih sunčevim vjetrom. Ovi radijacijski pojasevi prisutni su na bilo kojem planetu s magnetosferom, iako je najčešće proučavana Zemlja. Iako su sonde povučene iz upotrebe 2019., njihovi su podaci još uvijek dostupni za korištenje u znanstvenim studijama. Nove tehnike strojnog učenja, uključujući one koje koristi GFZ tim, sada se mogu primijeniti i na podatke sondi.

UT Video u kojem se raspravlja o ideji umjetne magnetosfere.

Jedna stvar koju su Van Allenove sonde proučavale bila je plazma stvorene u radijacijskim pojasevima. GFZ-ov tim je otkrio da će elektroni doseći relativističke brzine samo kada su prisutne vrlo niske razine plazme. Nakon što je to promatrao, tim je razvio model koristeći niske razine plazme vidljive u podacima i otkrio da tako niska gustoća plazme stvara gotovo idealne uvjete za ubrzanje elektrona.

U svijetu elektrona, plazma može djelovati pomalo poput vode - sila prigušenja kroz koju je mnogo teže progurati elektron. Bez plazme, magnetosfera može nastaviti djelovati silom na elektron koja će ga nastaviti ubrzavati do skoro relativističkih brzina.

Magnetsko polje i električne struje ui oko Zemlje stvaraju složene sile koje imaju nemjerljiv utjecaj na svakodnevni život.
Zasluge: ESA / ATG medialab

To je uvelike važno zbog prijetnje koje takvi relativistički elektroni mogu predstavljati za satelite i druge orbitalna infrastruktura . Pri tako velikim brzinama, gotovo ih nikakav štit ne može zaustaviti, a ako slučajno udare u neku kritičnu elektroniku, potencijalno bi mogli osakatiti sustav. Inženjeri koji projektiraju sustave za svemir znaju za potencijalnu opasnost, a sustave projektiraju tako da ne postoji niti jedna točka kvara, bez obzira na to je li udaren relativističkim elektronom ili ne. Međutim, razumijevanje vjerojatnosti da će se takav problem dogoditi može pomoći u poboljšanju dizajna njihovih sustava.

Za sada je to najbolje čemu se znanstvenici i inženjeri mogu nadati - objasniti posljedice relativističkih elektrona na njihovoj opremi. Iako bi daljnje studije GFZ tima i drugih mogle rezultirati drugim tehnikama predviđanja ili ublažavanja. Ostalo je još puno podataka za analizu, zahvaljujući dobrim dijelom nerelativističkim elektronima.

Saznajte više:
GFZ : Kako elektroni blizu Zemlje postižu gotovo brzinu svjetlosti?
VAN: Mjesečeva magnetosfera je nekada bila dvostruko jača od Zemljine
ScienceDaily: Kako elektroni blizu Zemlje postižu gotovo brzinu svjetlosti?

Glavna slika:
Model radijacijskih pojaseva koji okružuju Zemlju, kao i putevi kojima elektroni postižu relativističke brzine.
Zasluge: Ingo Michaelis / Yuri Shprits, GFZ