Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Model Komputer Baru Membantu Membawa Matahari Ke Laboratorium

Setiap hari, matahari mengeluarkan sup partikel panas dalam jumlah besar yang disebut plasma ke arah Bumi yang dapat mengganggu satelit telekomunikasi dan merusak jaringan listrik. Sekarang, para ilmuwan di Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE) dan Departemen Ilmu Astrofisika Universitas Princeton telah membuat penemuan yang dapat mengarah pada prediksi yang lebih baik tentang cuaca luar angkasa ini dan membantu melindungi infrastruktur sensitif.
IMAGES
Gambar: 4.bp.blogspot.com

Penemuan tersebut berasal dari model komputer baru yang memprediksi perilaku plasma di wilayah di atas permukaan matahari yang dikenal sebagai korona matahari. Model ini awalnya terinspirasi oleh model serupa yang menggambarkan perilaku plasma yang memicu reaksi fusi di fasilitas fusi berbentuk donat yang dikenal sebagai tokamaks.

Fusi, kekuatan yang menggerakkan matahari dan bintang, menggabungkan unsur-unsur cahaya dalam bentuk plasma - materi panas dan bermuatan yang terdiri dari elektron bebas dan inti atom - yang menghasilkan energi dalam jumlah besar. Para ilmuwan sedang berusaha untuk mereplikasi fusi di Bumi untuk mendapatkan pasokan listrik yang hampir tidak ada habisnya untuk menghasilkan listrik.

Para ilmuwan Princeton membuat temuan mereka saat mempelajari medan magnet yang terikat tali yang berputar masuk dan keluar dari matahari. Dalam kondisi tertentu, loop dapat menyebabkan partikel panas meletus dari permukaan matahari dalam sendawa besar yang dikenal sebagai lontaran massa koronal. Partikel-partikel tersebut pada akhirnya dapat mengenai medan magnet yang mengelilingi Bumi dan menyebabkan aurora, serta mengganggu sistem kelistrikan dan komunikasi.

"Kami perlu memahami penyebab letusan ini untuk memprediksi cuaca antariksa," kata Andrew Alt, mahasiswa pascasarjana di Program Princeton dalam Fisika Plasma di PPPL dan penulis utama makalah yang melaporkan hasil di Astrophysical Journal .

Model ini mengandalkan metode matematika baru yang menggabungkan wawasan baru yang ditemukan oleh Alt dan kolaborator tentang penyebab ketidakstabilan. Para ilmuwan menemukan bahwa sejenis goncangan yang dikenal sebagai "ketidakstabilan torus" dapat menyebabkan medan magnet terikat terlepas dari permukaan matahari, memicu banjir plasma.

Ketidakstabilan torus melonggarkan beberapa kekuatan yang menahan tali agar tetap terikat. Begitu kekuatan itu melemah, gaya lain menyebabkan tali mengembang dan terangkat lebih jauh dari permukaan matahari. "Kemampuan model kami untuk secara akurat memprediksi perilaku tali magnet menunjukkan bahwa metode kami pada akhirnya dapat digunakan untuk meningkatkan prediksi cuaca luar angkasa," kata Alt.

Para ilmuwan juga telah mengembangkan cara untuk menerjemahkan hasil laboratorium dengan lebih akurat ke kondisi matahari. Model sebelumnya mengandalkan asumsi yang membuat kalkulasi lebih mudah tetapi tidak selalu mensimulasikan plasma dengan tepat. Teknik baru ini hanya mengandalkan data mentah. "Asumsi yang dibangun ke dalam model sebelumnya menghilangkan efek fisik penting yang ingin kami pertimbangkan," kata Alt. "Tanpa asumsi ini, kami dapat membuat prediksi yang lebih akurat."

Untuk melakukan penelitian mereka, para ilmuwan menciptakan tali fluks magnet di dalam Magnetic Reconnection Experiment (MRX) PPPL, sebuah mesin berbentuk barel yang dirancang untuk mempelajari perpecahan garis-garis medan magnet dalam plasma yang datang bersama-sama dan meledak-ledak. Tetapi tali fluks yang dibuat di lab berperilaku berbeda dengan tali di matahari, karena, misalnya, tali fluks di lab harus ditampung oleh bejana logam.

Para peneliti membuat perubahan pada alat matematika mereka untuk menjelaskan perbedaan ini, memastikan bahwa hasil dari MRX dapat diterjemahkan ke matahari. "Ada kondisi pada matahari yang tidak dapat kami tiru di laboratorium," kata fisikawan PPPL Hantao Ji, seorang profesor Universitas Princeton yang menjadi penasihat Alt dan berkontribusi pada penelitian tersebut. "Jadi, kami menyesuaikan persamaan kami untuk memperhitungkan tidak adanya atau adanya sifat fisik tertentu. Kami harus memastikan penelitian kami membandingkan apel dengan apel sehingga hasil kami akurat."

Penemuan perilaku plasma yang bergoyang juga dapat menghasilkan pembangkit listrik bertenaga fusi yang lebih efisien. Sambungan kembali magnetik dan perilaku plasma terkait terjadi di tokamak serta di matahari, sehingga pemahaman apa pun tentang proses ini dapat membantu ilmuwan mengendalikannya di masa depan.

Dukungan untuk penelitian ini datang dari DOE, National Aeronautics and Space Administration, dan German Research Foundation. Mitra peneliti termasuk Universitas Princeton, Laboratorium Nasional Sandia, Universitas Potsdam, Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian, dan Akademi Ilmu Pengetahuan Bulgaria.

Powered By NagaNews.Net