Aplink Žemę egzistuoja dvi riestainio formos sritys, kuriose planetos magnetosfera įkalina elektronus, pagaunamus iš Saulės vėjo ar tarpžvaigždinių šaltinių. Jos atrastos vos pradėjus į kosmosą skraidyti raketoms ir pavadintos Van Aleno žiedais, atradėjo garbei. Ten vykstantys procesai vis dar lieka iki galo neišaiškinti. Jau kurį laiką žinome, kad žieduose būna labai energingų elektronų. Jų kinetinė energija daug didesnė už rimties masės energiją; tokias daleles vadiname ultra-reliatyvistinėmis. Kaip jos ten atsiranda?
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Galimi du svarbūs procesai: arba dalelės įgreitėja, migruodamos iš išorinės Van Aleno žiedo dalies į vidinę, kur yra aptinkamos; arba jos įgreitėja lokaliai, sąveikaudamos su magnetinėmis plazmos bangomis, nuolat sklindančiomis žieduose. Įmanoma ir šių dviejų mechanizmų kombinacija.
Naujame tyrime pateikiama NASA Van Aleno zondų duomenų analizė, rodanti, kad pagrindinis įgreitinimo procesas yra lokalus.
Analizei pasitelkti adiabatiniai invariantai – dydžiai, nekintantys elektronams judant magnetiniame lauke, jei nekinta pačių elektronų energija. Vienas iš invariantų, nurodantis magnetinio srauto intensyvumą, keičiasi labai skirtingai, priklausomai nuo elektronų įgreitinimo mechanizmo.
Stebėjimų duomenys puikiai atitinka modelį, pagal kurį elektronai įgreitinami lokaliai ir tada sklinda tolyn nuo Žemės, ir visai neatitinka modelio, pagal kurį jie įgreitėja artėdami prie planetos. Taigi aplink Žemę egzistuoja galingas natūralus dalelių greitintuvas.
Šis atradimas padės geriau suprasti ir daleles greitinančius procesus prie Saulės bei prie kitų planetų.
Tyrimo rezultatai publikuojami „Nature Communications“.
