Южнокорейские ученые впервые экспериментально доказали многоуровневое взаимодействие в плазме

Изменения в MHD-равновесии до и после слияния магнитных потоков. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09345-9

Впервые в истории науки южнокорейские исследователи экспериментально подтвердили явление «многоуровневой связи» в плазме, когда микроскопические и макроскопические процессы взаимно влияют друг на друга. Это открытие может ускорить исследования в области термоядерного синтеза и углубить наше понимание Вселенной.

Плазму часто называют четвёртым состоянием вещества, отличным от твёрдого, жидкого и газообразного. Она образуется при нагреве газа до экстремально высоких температур, когда электроны отделяются от атомов, создавая смесь свободно движущихся заряженных частиц. Это состояние вещества преобладает во Вселенной, и именно в нём происходят термоядерные реакции.

Доказательство многоуровневой связи долгое время оставалось сложной задачей для физиков плазмы. Однако в исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда учёных под руководством доктора Чон Юн Парка из Сеульского национального университета и доктора Янг Дэ Юна из Азиатско-Тихоокеанского центра теоретической физики (APCTP) продемонстрировала, как микроскопические явления вызывают макроскопические изменения, влияющие на всю плазменную систему.

Эксперименты проводились на установке Versatile Experiment Spherical Torus (VEST) в Сеульском национальном университете. Учёные направили два электронных пучка вдоль магнитных линий в трёхмерной спиральной конфигурации, создав два магнитных потока для индукции микротурбулентности.

Результаты показали, что эта микротурбулентность привела к процессу магнитного пересоединения — перестройке магнитных линий, что изменило структуру плазмы.

«Наши результаты напрямую объясняют, как кинетические процессы, не описываемые магнито-гидродинамикой (MHD), развиваются через множественные масштабы, вызывая глобальные изменения в MHD-равновесии», — отметили исследователи в своей работе.

Для проверки результатов команда также провела компьютерное моделирование на суперкомпьютере Корейского института термоядерной энергии.

Значение для космических и энергетических исследований

Открытие имеет широкие последствия для разных областей науки. Оно может улучшить понимание космической погоды, поскольку магнитное пересоединение лежит в основе таких явлений, как солнечные вспышки и геомагнитные бури, способных повреждать спутники и энергосети на Земле.

Кроме того, исследование может помочь в разработке стабильных технологий управляемого термоядерного синтеза, приближая человечество к созданию чистого источника энергии.