สงสัยมั้ยจักรวาลมีรูปแบบของสนามแม่เหล็กเป็นอย่างไร

เมื่อเรามองออกไปในอวกาศ วัตถุทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทั้งหมดที่เราเห็นนั้นฝังอยู่ในสนามแม่เหล็ก

สิ่งนี้เป็นจริงไม่เพียงแต่ในละแวกใกล้เคียงของดวงดาวและดาวเคราะห์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในห้วงอวกาศลึกระหว่างดาราจักรและกระจุกดาราจักรด้วย สนามเหล่านี้อ่อนแอ—โดยปกติอ่อนแอกว่าแม่เหล็กติดตู้เย็นมาก—แต่มีนัยสำคัญแบบไดนามิกในแง่ที่ว่ามันมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อพลวัตของจักรวาล แม้จะมีความสนใจและการวิจัยอย่างเข้มข้นเป็นเวลาหลายทศวรรษ แต่ต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กจักรวาลเหล่านี้ยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ลึกซึ้งที่สุดในจักรวาลวิทยา

UFA Slot

บทความแนะนำ : ปูตินสั่งปฏิบัติการทหารในดอนบาส! ย้ำรัสเซียไม่ยึดครองยูเครน?

ในการวิจัยครั้งก่อน นักวิทยาศาสตร์ได้ทำความเข้าใจว่าความปั่นป่วน การเคลื่อนที่แบบปั่นป่วนที่พบได้ทั่วไปในของเหลวทุกประเภท สามารถขยายสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ก่อนผ่านกระบวนการไดนาโมที่เรียกว่าได้อย่างไร แต่การค้นพบที่น่าทึ่งนี้ได้ผลักดันความลึกลับให้ลึกลงไปอีกขั้นหนึ่ง หากไดนาโมปั่นป่วนสามารถขยายสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ได้เท่านั้น สนามแม่เหล็ก “เมล็ดพืช” มาจากไหนตั้งแต่แรก?

เราจะไม่มีคำตอบที่สมบูรณ์และสม่ำเสมอในตัวเองในการกำเนิดสนามแม่เหล็กดาราศาสตร์ฟิสิกส์ จนกว่าเราจะเข้าใจว่าทุ่งเมล็ดพืชเกิดขึ้นได้อย่างไร งานใหม่ที่ดำเนินการโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ MIT Muni Zhou ที่ปรึกษาของเธอ Nuno Loureiro ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่ MIT และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและมหาวิทยาลัยโคโลราโดที่โบลเดอร์ให้คำตอบที่แสดงกระบวนการพื้นฐานที่สร้างพื้นที่ จากสภาวะที่ไม่ถูกแม่เหล็กโดยสมบูรณ์จนถึงจุดที่กลไกไดนาโมจะเข้ายึดครองและขยายสนามให้มีขนาดเท่าที่เราสังเกตได้

สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินั้นพบเห็นได้ทุกที่ในจักรวาล พวกมันถูกค้นพบครั้งแรกบนโลกเมื่อหลายพันปีก่อน ผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับแร่ธาตุที่เป็นแม่เหล็ก เช่น โลดสโตน และใช้สำหรับการนำทางมานานก่อนที่ผู้คนจะเข้าใจธรรมชาติหรือต้นกำเนิดของมัน แม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดยผลกระทบของมันต่อสเปกตรัมของแสงที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา ตั้งแต่นั้นมา กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังกว่าเมื่อมองลึกเข้าไปในอวกาศก็พบว่าทุ่งนามีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง

และในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีสร้างและใช้แม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้ามาเป็นเวลานาน ซึ่งมีการใช้งานจริงทุกประเภท ต้นกำเนิดตามธรรมชาติของสนามแม่เหล็กในจักรวาลยังคงเป็นปริศนา งานล่าสุดได้ให้คำตอบบางส่วนแล้ว แต่หลายแง่มุมของคำถามนี้ยังอยู่ระหว่างการอภิปราย

การขยายสนามแม่เหล็ก—เอฟเฟกต์ไดนาโม

นักวิทยาศาสตร์เริ่มคิดถึงปัญหานี้โดยพิจารณาถึงวิธีการผลิตสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในห้องปฏิบัติการ เมื่อตัวนำ เช่น ลวดทองแดง เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น สนามเหล่านี้หรือแรงดันไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าได้ นี่คือวิธีการผลิตไฟฟ้าที่เราใช้ทุกวัน ด้วยกระบวนการเหนี่ยวนำนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่หรือ “ไดนาโม” จะแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ให้พลังงานแก่บ้านและสำนักงานของเรา คุณลักษณะสำคัญของไดนาโมคือต้องใช้สนามแม่เหล็กเพื่อทำงาน

แต่ในจักรวาลไม่มีเส้นลวดหรือโครงสร้างเหล็กขนาดใหญ่ที่ชัดเจน แล้วทุ่งนาเกิดขึ้นได้อย่างไร? ความคืบหน้าของปัญหานี้เริ่มขึ้นเมื่อประมาณหนึ่งศตวรรษก่อนเมื่อนักวิทยาศาสตร์ไตร่ตรองถึงแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กโลก เมื่อถึงตอนนั้น การศึกษาการแพร่กระจายของคลื่นไหวสะเทือนพบว่าพื้นโลกส่วนใหญ่ ซึ่งอยู่ใต้ชั้นผิวที่เย็นกว่าของแมนเทิลนั้นเป็นของเหลว และมีแกนกลางที่ประกอบด้วยนิกเกิลและเหล็กหลอมเหลว นักวิจัยตั้งทฤษฎีว่าการเคลื่อนที่พาความร้อนของของเหลวที่นำไฟฟ้าและการหมุนของโลกนี้รวมกันในลักษณะใดวิธีหนึ่งเพื่อสร้างสนามของโลก

ในที่สุด แบบจำลองก็ปรากฏขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่แบบพาความร้อนสามารถขยายสนามที่มีอยู่ได้อย่างไร นี่คือตัวอย่างของ “การจัดระเบียบตนเอง” ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่มักพบเห็นได้ในระบบไดนามิกที่ซับซ้อน ซึ่งโครงสร้างขนาดใหญ่เติบโตได้เองตามธรรมชาติจากไดนามิกขนาดเล็ก แต่เช่นเดียวกับในโรงไฟฟ้า คุณต้องมีสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

บทความอื่น ๆ : apartmentscasalila.com

Releated