Simulazione magnetoidrodinamica dell’esperimento. I risultati mostrano come la dinamo turbolenta amplifichi notevolemnte i semi dei campi magnetici. Crediti: Petros Tzeferacos / University of Chicago
Più sono turbolenti, più sono magnetici. E no, non parliamo di irresistibili bad boys, ma dei moti del plasma di stelle, pianeti e altri corpi celesti. Moti che, se caotici, possono amplificare enormemente gli altrimenti deboli campi magnetici che avvolgono questi oggetti. Gli scienziati lo sospettavano da tempo: decenni di simulazioni numeriche e osservazioni astrofisiche puntano concordi il dito verso le cosiddette “dinamo turbolente” per spiegare l’intensità dei campi magnetici presenti ovunque nell’universo. E ora per la prima volta, pubblicata sulle pagine di Nature Communications, arriva anche la conferma sperimentale.
È successo alla Omega Laser Facility di Rochester (New York), dove – grazie a simulazioni messe a punto dai fisici del Flash Center for Computational Science dell’università di Chicago, e alla potenza di un fascio laser sparato su due target grandi come monetine da un centesimo – un team di ricercatori (molti gli italiani, tutti all’estero) è riuscito a ricreare in laboratorio una cosiddetta “dinamo turbolenta”. Giungendo così a confermare, osservando il plasma ad alta temperatura generato dall’esperimento, l’emergere di una turbolenza sufficiente a piegare, allungare e amplificare il campo magnetico prodotto dal plasma stesso (in astrofisica, al contrario di quanto avviene in una normale dinamo meccanica per la produzione di energia elettrica, è il moto di un fluido di particelle cariche elettricamente, qual è appunto il plasma, a produrre un campo magnetico).
Fausto Cattaneo, professore di astrofisica all’Università di Chicago, fra i coautori dello studio
Della squadra di fisici che hanno firmato lo studio, guidata da Petros Tzeferacos del Flash Center, fa parte anche il ricercatore romano Fausto Cattaneo, oggi professore di astrofisica all’Università di Chicago, dove Media Inaf l’ha raggiunto per chiarire alcuni aspetti della ricerca.
Cos’è una dinamo “turbolenta”?
«È una dinamo in cui la velocità del fluido è turbolenta. Un termine che si usa per distinguerla da una dinamo in cui la velocità è laminare. Tutte le dinamo che esistono in natura sono turbolente».
E dove le incontriamo, queste “dinamo naturali”?
«Dovunque ci siano dei fluidi con buona conduttività elettrica – plasmi e metalli liquidi. Quindi, all’interno dei pianeti, nel cuore delle stelle, nel mezzo interstellare, nelle galassie, nei dischi di accrescimento caldi… ovunque».
Anche quella all’origine del campo magnetico terrestre è una dinamo turbolenta?
«Decisamente sì: la dinamo terrestre opera nella parte liquida del nucleo terrestre».
E adesso voi ne avete creata una in laboratorio, la prima “dinamo turbolenta artificiale” mai prodotta. Perché?
«Per dare una verifica sperimentale a concetti che alla base della nostra conoscenza teorica delle dinamo. È stato un po’ come cercare una particella elementare la cui esistenza fosse stata predetta solamente a livello teorico».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Communication l’articolo “Laboratory evidence of dynamo amplification of magnetic fields in a turbulent plasma”, di P. Tzeferacos, A. Rigby, A. F. A. Bott, A. R. Bell, R. Bingham, A. Casner, F. Cattaneo, E. M. Churazov, J. Emig, F. Fiuza, C. B. Forest, J. Foster, C. Graziani, J. Katz, M. Koenig, C.-K. Li, J. Meinecke, R. Petrasso, H.-S. Park, B. A. Remington, J. S. Ross, D. Ryu, D. Ryutov, T. G. White, B. Reville, F. Miniati, A. A. Schekochihin, D. Q. Lamb, D. H. Froula e G. Gregori
- Leggi su Media Inaf l’articolo “Campi magnetici seminati con il laser“