เป็นครั้งแรกที่การทดลองแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าคลื่นอัลฟ์เวนอันทรงพลังในชั้นแมกนีโตสเฟียร์ของโลกถ่ายโอนพลังงานไปยังอิเล็กตรอนซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์แสงเหนือและแสงใต้ที่รุนแรงเพียงใด งานนี้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกา ในรัฐอิลลินอยส์และเพื่อนร่วมงาน พวกเขาทำการทดลองที่ลดขนาดลงในห้องพลาสมาพิเศษเพื่อศึกษาอิเล็กตรอนขณะที่พวกมัน “ท่อง” ไปตามคลื่นอัลฟ์เวน
เมื่อเดินทาง
ไกลออกไปในอวกาศ สนามแม่เหล็กโลกจะบิดเบี้ยวอย่างมากจากลมสุริยะ ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคมีประจุที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ ด้านที่หันออกห่างจากดวงอาทิตย์ เส้นสนามของมันขยายออกไปเป็นระยะทางมหาศาล ก่อตัวเป็นหางแม่เหล็กขนาดใหญ่ ในช่วงที่แสงแฟลร์สุริยะรุนแรง
และการปลดปล่อยมวลโคโรนา การหยุดชะงักของลมสุริยะอาจทำให้เส้นสนามในหางแม่เหล็กนี้ยืดออก และในที่สุดก็แตกและบีบเข้าหากันผ่านการเชื่อมต่อแม่เหล็กใหม่ เช่นเดียวกับการยิงหนังสติ๊กหรือหนังสติ๊ก เหตุการณ์เหล่านี้จะปลดปล่อยพลังงานแม่เหล็กจำนวนมหาศาล ปล่อยคลื่นไอออนอันทรงพลัง
ที่เรียกว่าคลื่นอัลฟ์เวน ซึ่งย้อนกลับมายังโลกตามเส้นสนามแม่เหล็ก เมื่อคลื่นพบกับอิเล็กตรอนที่เดินทางด้วยความเร็วเท่ากันและในทิศทางเดียวกัน กลไกที่เรียกว่า ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกขับไปตามคลื่นอัลฟ์เวน การปะทะกันอย่างรุนแรงด้วยกลไกการถ่ายโอนพลังงานนี้ อิเล็กตรอนสามารถเร่งความเร็ว
ได้ถึง 20,000 กม./วินาที เมื่อพวกมันเข้าใกล้โลก ณ จุดนี้ สนามแม่เหล็กโลกผ่านชั้นบรรยากาศชั้นบนที่เบาบางซึ่งอยู่เหนือบริเวณขั้วโลก ที่นี่อิเล็กตรอนที่โต้คลื่นชนกันอย่างรุนแรงกับอะตอมและโมเลกุลทำให้เปล่งแสงออกมา เป็นผลให้อิเล็กตรอนเหล่านี้มีหน้าที่สร้างแสงออโรราที่สว่างเป็นพิเศษ
เพื่อศึกษากระบวนการเร่งความเร็วนี้ ยานอวกาศและจรวดที่ทำให้เกิดเสียงได้ถูกส่งเข้าไปใกล้กับจุดเชื่อมต่อใหม่ในหางแมกนีโตเทล อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ ความพยายามเหล่านี้ยังไม่สามารถวัดการถ่ายโอนพลังงานโดยตรงระหว่างคลื่นอัลฟ์เวนกับอิเล็กตรอนในออโรร่าได้
ตอนนี้
ทีมงาน ได้สร้างกระบวนการนี้ขึ้นใหม่โดยใช้อุปกรณ์พลาสมาขนาดใหญ่ ภายในแอลเอพีดี ทีมงานได้สร้างแมกนีโตเทลที่ประกอบขึ้นใหม่ในเวอร์ชันที่ลดขนาดลงโดยการยิงคลื่นอัลฟ์เวนลงไปตามความยาวของห้องพลาสมายาว 20 เมตรของแอลเอพีดี ต่อจากนั้น อิเล็กตรอนในพลาสมาเพียงเล็กน้อย
ถูกเร่งด้วยคลื่น การกระจายความเร็วโดยการวัดการกระจายความเร็วของอิเล็กตรอนที่ถูกเร่ง และเพื่อนร่วมงานสามารถศึกษากระบวนการเร่งความเร็วได้ เพื่อให้เข้าใจการทดลองมากขึ้น ทีมงานได้เปรียบเทียบผลลัพธ์กับทั้งการจำลองเชิงตัวเลขและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ในห้อง
ตัวอย่างเช่น ErRh 4 B 4เป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 8.7 K เมื่อมันถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิ Curie ที่ 1 K โครงสร้างแม่เหล็กแบบ “มอดูเลต” จะปรากฏขึ้น แทนที่จะเป็นลำดับแม่เหล็กไฟฟ้า (รูปที่1 ) สิ่งนี้หมายความว่าโมเมนต์แม่เหล็กที่อยู่ใกล้เคียงจะเรียงตัวในทิศทางเดียวกัน
แม้ว่าแอมพลิจูดของการดึงดูดแม่เหล็กจะแปรผันตามไซน์ในอวกาศ แต่ยังคงเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมินี้ พูดกันตามตรงแล้ว วัสดุนี้ไม่ใช่สารเฟอร์โรแมกเนติกเพราะมีโครงสร้าง “เหมือนโดเมน” ที่มีโมเมนต์แม่เหล็กสลับกัน โครงสร้างนี้ถูกตรวจพบโดยการทดลองการกระเจิงของนิวตรอน และคาบของมัน
ถูกวัดได้ประมาณ 10 นาโนเมตร ยิ่งไปกว่านั้น ในปี 1983 และเพื่อนร่วมงานได้ทำการทดลองการกระเจิงของนิวตรอนและความต้านทานบน พร้อม กัน พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการทำให้เย็นลงอีกถึง 0.8 เคลวินจะทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่งไปสู่เฟสเฟอร์โรแมกเนติกและตัวนำยิ่งยวดจะหายไป
เป็นตัวอย่างที่หายากมากของสารประกอบที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งถูกทำลายที่อุณหภูมิต่ำมาก
อะไรคือที่มาของพฤติกรรมดังกล่าว และธรรมชาติของเฟสที่อยู่ร่วมกันในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 0.8 K ถึง 1 K คืออะไร ในสถานะแม่เหล็ก การมีอยู่ของโมเมนต์แม่เหล็กอะตอมที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น
จะส่งผล
ต่อการกระจายตัวของสปินของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ เนื่องจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน การหมุนของอิเล็กตรอนที่ “เหนี่ยวนำ” นี้จะทำปฏิกิริยากับช่วงเวลาแม่เหล็กของอะตอมอื่น ๆ ซึ่งเรียกว่าปฏิสัมพันธ์ พลังงานที่ได้รับจากอะตอมเนื่องจากการเปลี่ยนผ่านของสนามแม่เหล็กจะมาก
เกินกว่าพลังงานที่ได้รับจากอิเล็กตรอนเมื่อสร้างคู่คูเปอร์ที่การเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวด ดังนั้นอำนาจแม่เหล็กจึงเป็นปรากฏการณ์ที่แข็งแกร่งกว่าเมื่อเทียบกับตัวนำยิ่งยวด เป็นผลให้ตัวนำยิ่งยวดไม่สามารถป้องกันการเปลี่ยนผ่านของสนามแม่เหล็กได้ แต่สามารถแก้ไขได้เท่านั้น
เฟสเฟอร์โรแมกเนติกที่มอดูเลตจะปรากฏขึ้นเมื่อ ถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิคูรี ชี้ให้เห็นในปี 1959 ว่าคาบของโครงสร้างแม่เหล็กรูปไซน์ดังกล่าวdมีค่ามากกว่าระยะห่างของอะตอมa, ยังเล็กกว่าขนาดของคู่คูเปอร์ xi (ความยาวเชื่อมโยงตัวนำยิ่งยวดที่เรียกว่า) พูดง่ายๆ ก็คือ โครงสร้างแม่เหล็กนี้
ดูเหมือนแอนติเฟอโรแมกเนตจากมุมมองขนาดใหญ่ของตัวนำยิ่งยวด เนื่องจากโดเมนข้างเคียงชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่จากมุมมองของแม่เหล็กในระดับจุลภาค โครงสร้างจะดูเหมือนเฟอร์โรแมกเน็ตเพราะโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงชี้ไปในทิศทางเดียวกัน อย่างไรก็ตาม
การสร้างกำแพงโดเมนต้องใช้พลังงาน ดังนั้นที่อุณหภูมิต่ำ ช่วงเวลาแม่เหล็ก ทั้งหมดจะชี้ไปในทิศทางเดียวกันจึง เป็นประโยชน์มากกว่า ดังนั้น ErRh 4 B 4จึงกลายเป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตจริงที่มีค่าต่ำกว่า 0.8 K และตัวนำยิ่งยวดจะถูกทำลาย พูดอย่างเคร่งครัด ไม่มีตัวอย่างของวัสดุที่ตัวนำยิ่งยวด
