Visumu uzskata par ārkārtīgi magnētisku vietu, kur daudzām planētām un zvaigznēm ir savi magnētiskie lauki. Astrofiziķi jau sen ir pētījuši šīs pārsteidzošās parādības, radot teorijas, kas var izskaidrot paša radīšanas mehānismu.
Ar vienas no spēcīgākajām lāzeru sistēmām pasaulē pētnieki Čikāgas Universitātē eksperimentāli apstiprināja vienu no populārākajām teorijām kosmiskā magnētiskā lauka - turbulentu dinamo - radīšanā. Izveidojot karstu turbulentu plazmu, kura lielums ir penss un ilgst vairākus miljardus sekundes sekundes, zinātnieki noteica, kā turbulentās kustības nostiprina vāju magnētisko lauku ar stiprumiem, kas novēroti mūsu Saulē un attālajās galaktikās.
Analīzei tika izmantots FLASH simulācijas kods, un pats eksperiments tika veikts OMEGA lāzera iekārtā (Rochester, New York), kur viņi atjaunoja dinamo turbulentos apstākļus. Eksperiments parādīja, ka turbulentā plazma var dramatiski palielināt vāju magnētisko lauku līdz zvaigznēm un galaktikām novērotajam lielumam.
Tagad zinātnieki zina, ka ir turbulents, kas ir viens no mehānismiem, kas patiesībā izskaidro Visuma magnetizāciju. Mehāniskā dinamo rada elektrisko strāvu, rotējot spoles magnētiskā laukā. Astrofizikā dinamo teorija norāda uz pretējo: elektriski vadoša šķidruma kustība rada un uztur magnētisko lauku. 20. gadsimta sākumā Džozefs Larms ierosināja, ka šāds mehānisms varētu izskaidrot sauszemes un saules magnētismu, atverot diskusiju daudziem zinātniekiem. Skaitliskā modelēšana parādīja, ka turbulentā plazma var radīt magnētiskos laukus zvaigžņu mērogā, bet turbulentās dinamo radīšana laboratorijā ir daudz sarežģītāka. Lai apstiprinātu teoriju, jums ir nepieciešams, lai plazma nonāktu ārkārtīgi augstā temperatūrā. Tajā pašā laikā ir jābūt nekonsekventiem, lai radītu pietiekamu turbulences līmeni.
Lai veiktu eksperimentu, zinātnieki izmantoja simtiem 3D simulāciju ar FLASH uz Mira superdatoru. Pēdējā uzstādīšana ietvēra folijas sprādzienbīstamas daļas ar lieljaudas lāzeriem, kas pārvieto divus plazmas sprauslas caur tīkliem, tādējādi veidojot šķidruma turbulentu kustību.
Komanda arī izmantoja FLASH modeļus, lai izstrādātu divas neatkarīgas metodes plazmas radītā magnētiskā lauka mērīšanai: protonu radiogrāfija un polarizēta gaisma. Abi mērījumi izsekoja nanosekundes magnētiskā lauka pieaugumu no vāja sākuma stāvokļa līdz vairāk nekā 100 kilogauss pieaugumam (miljons reižu spēcīgāks par zemes magnētisko lauku).
Šis darbs ļauj eksperimentāli pārbaudīt idejas par magnētisko lauku izcelsmi kosmosā. Tagad pētnieki var izpētīt dziļākus jautājumus: cik strauji palielinās magnētiskais lauks, cik spēcīgs ir reģions un kā mainās turbulence?
