Vesolje velja za izjemno magnetno mesto, kjer ima veliko planetov in zvezd svoje magnetno polje. Astrofiziki so že dolgo preučevali te neverjetne pojave in ustvarjali teorije, ki lahko razložijo sam mehanizem ustvarjanja.
Raziskovalci z Univerze v Chicagu so s pomočjo enega najmočnejših laserskih sistemov na svetu eksperimentalno potrdili eno najbolj priljubljenih teorij za ustvarjanje kozmičnega magnetnega polja - turbulentnega dinama. Znanstveniki so določili, kako turbulentna gibanja krepijo šibko magnetno polje v jakosti, ki jih opazimo v našem Soncu in v oddaljenih galaksijah.
Za analizo smo uporabili simulacijsko kodo FLASH, eksperiment pa smo izvedli na OMEGA Laser Facility (Rochester, New York), kjer so ponovno ustvarili turbulentne razmere dinama. Poskus je pokazal, da lahko turbulentna plazma dramatično poveča šibko magnetno polje do velikosti, ki jo opazimo v zvezdah in galaksijah.
Zdaj znanstveniki vedo, da obstaja turbulentni dinamo in to je eden od mehanizmov, ki dejansko razlagajo magnetizacijo vesolja. Mehanski dinamo ustvarja električni tok skozi vrtenje tuljav v magnetnem polju. V astrofiziki teorija dinamo kaže na nasprotno: gibanje električno prevodne tekočine ustvarja in ohranja magnetno polje. Na začetku 20. stoletja je Joseph Larm predlagal, da bi takšen mehanizem lahko pojasnil zemeljski in sončni magnetizem ter odprl razpravo številnim znanstvenikom. Numerično modeliranje je pokazalo, da lahko turbulentna plazma generira magnetna polja na zvezdni skali, toda ustvarjanje turbulentnega dinama v laboratoriju je veliko težje. Da bi potrdili teorijo, morate plazmo pripeljati do izjemno visokih temperaturnih pogojev. Hkrati pa mora obstajati nedoslednost, da se ustvari zadostna stopnja turbulence.
Za izvedbo poskusa so znanstveniki na superračunalniku Mira uporabili več sto 3D simulacij z FLASH-om. Končna nastavitev je vključevala eksplozivne dele folije z visokozmogljivimi laserji, ki so premikali dve plazemski curki skozi rešetke in tako tvorili turbulentno gibanje fluida.
Ekipa je uporabila tudi modele FLASH za razvoj dveh neodvisnih metod za merjenje magnetnega polja, ki ga je ustvarila plazma: protonska radiografija in polarizirana svetloba. Obe meritvi sta sledili rasti nanosekundnega magnetnega polja od šibkega začetnega stanja do povečanja za več kot 100 kilogalov (milijonkrat močnejši od zemeljskega magnetnega polja).
To delo omogoča eksperimentalno testiranje idej o izvoru magnetnih polj v prostoru. Zdaj lahko raziskovalci preučujejo globlje vprašanja: kako hitro se magnetno polje poveča, kako močna je regija in kako se spremeni turbulenca?
