Científicos proponen una solución revolucionara al misterio de la reconexión magnética

La respuesta podría ayudar a pronosticar tormentas espaciales, explicar varios fenómenos astrofísicos de alta energía y mejorar el confinamiento de plasma en dispositivos magnéticos en forma de donuts llamados tokamaks, diseñados para obtener energía a partir de la fusión nuclear.

La reconexión magnética tiene lugar cuando las líneas de campo magnético incrustadas en un plasma -el gas caliente y cargado que constituye el 99 por ciento del universo visible- convergen, se deshacen y se vuelven a conectar de forma explosiva. Este proceso tiene lugar en láminas delgadas en las que la corriente eléctrica está fuertemente concentrada.

Según la teoría convencional, estas láminas pueden ser altamente alargadas y restringir severamente la velocidad de las líneas de campo magnético que se unen y se separan, haciendo imposible la reconexión rápida. Sin embargo, la observación demuestra que existe una reconexión rápida, contradiciendo directamente las predicciones teóricas.

Ahora, los físicos de la Universidad de Princeton y del Laboratorio de Física del Plasma adscrito a esta universidad han presentado una teoría detallada para el mecanismo que conduce a la reconexión rápida.

Su artículo, publicado en la revista Physics of Plasmas se centra en un fenómeno llamado "inestabilidad plasmoide" para explicar el inicio del proceso de reconexión rápida.

La inestabilidad plasmóide, que rompe las láminas de plasma en pequeñas islas magnéticas llamadas plasmoides, ha generado un interés considerable en los últimos años como un posible mecanismo para la rápida reconexión. Sin embargo, la identificación correcta de las propiedades de la inestabilidad ha sido elusiva.

El nuevo trabajo aborda esta cuestión crucial. Se presenta "una teoría cuantitativa para el desarrollo de la inestabilidad plasmoide en las hojas de plasma actual que puede evolucionar en el tiempo", dijo Luca Comisso, autor principal del estudio.

PRINCIPIO DE FERMAT

El estudio describe cómo comienza la inestabilidad plasmóide en una fase lineal lenta que atraviesa un período de quietud antes de acelerar en una fase explosiva que desencadena un aumento dramático en la velocidad de reconexión magnética. Para determinar las características más importantes de esta inestabilidad, los investigadores adaptaron una variante del "principio del menor tiempo" enunciado en el siglo XVII por el matemático Pierre de Fermat.

El uso de este principio permitió a los investigadores derivar ecuaciones para la duración de la fase lineal, y para calcular la tasa de crecimiento y el número de plasmoides creados. Por lo tanto, este enfoque de menor tiempo llevó a una fórmula cuantitativa para el tiempo de inicio de rápida reconexión magnética y la física detrás de él.