فيزيائيون يقترحون طريقة لتوليد حقول مغناطيسية لا مثيل لقوتها على سطح الأرض

تأثير فاراداي

خلال سعيهم لتسخير القوى الناجمة عن تأثير فاراداي، التي يمكن لها أن تسمح بالحصول على مستويات أفضل من التحكم والإدارة لعمليات الاندماج النووي، إلى جانب العمليات الفيزيائية الفلكية في المختبرات، يقترح باحثون طريقة جديدة لتوليد حقول مغناطيسية أشد قوة مما سبق.

تم اكتشاف تأثير فاراداي، الذي يعرف أيضاً بظاهرة الدوران المغناطيسي، لأول مرة من قبلمايكل فاراداي في 1845، الذي أظهر تفاعلاً غريباً بين الضوء والحقل المغناطيسي. من حيث المبدأ، يمكن للموجة الكهرطيسية، كالضوء المرئي الذي ينتقل عبر وسط غير ممغنط، وليكن الماء، أن تتأثر بوجود حقل كهرطيسي مستمر. حيث يتسبب الحقل المغناطيسي لمستوى استقطاب الموجة، أو لاتجاهها الهندسي، بالدوران.

من ناحية أخرى، إن كانت هذه الموجة الكهرطيسية تمر عبر وسط ممغنط عندما يتغير استقطابه، فإنها تولد حقلاً مغناطيسياً قوياً. كلما كانت الموجة الكهرطيسية أشد قوة، كلما كان الحقل المغناطيسي أشد قوة بدوره.

شاهد الفيديو أدناه الذي يظهر هذه كيفية عمل هذه الآلية.

في حين يعتبر من السهل الحصول على تأثير فاراداي باستخدام مواد الاستخدام اليومية، إلا أن الحصول على الحقل ذو الشدة اللازمة لإجراء الاندماج النووي أو عمليات محاكاة الظواهر الفيزيائية الفلكية يعتبر أصعب بكثير. على مدى نصف قرن، تم وضع نظريات عن أن رفع شدة الحقول المغناطيسية إلى المستويات اللازمة لتطبيقات كهذه، يمكن تحقيقه إن امتلكنا أشعة ليزر قوية بما فيه الكفاية.

ولكن حتى مع تحقق ذلك، هنالك مشكلة أخرى: أشعة الليزر القوية يمكنها أن تلغي اصطدام الإلكترونات، أو الامتصاص اللازمتين لتحقيق شروط ظاهرة فاراداي.

قد تكون أقوى من النجوم النيوترونية

يقترح باحثون من روسيا، إيطاليا، وألمانيا طريقة جديدة للتغلب على هذه المشكلة: اعتماداً على استخدام موجات ليزرية فائقة الكثافة لتوليد الحقل المغناطيسي عالي الشدة، ينبغي إدخال الاحتكاك الإشعاعي لتحقيق نسبة الامتصاص اللازمة في موقع اصطدامات الإلكترونات، التي تم إلغاؤها بسبب أشعة الليزر.

من الناحية النظرية، يمكن لهذه الطريقة أن تولد حقلاً مغناطيسياً عالي الشدة. ولكن ما هو مدى شدته؟

حتى هذه اللحظة، باستطاعة المختبرات أن تولد 108 غاوس (الواحد المعيارية لقياس شدة الحقول المغناطيسية)، والتي تجعل من إمكانية التحكم بالاندماج النووي تحدياً حقيقياً. في حين يمكن للتصوير بالرنين المغناطيسي أن يولد حتى 70,000 غاوس، كما تبلغ شدة الحقل المغناطيسي على سطح نجم نيوتروني حوالي 1012 غاوس.

استطاعت الطريقة التي ابتكرها الباحثون أن تولد حقولاً مغناطيسية بلغت شداتها عدة جيجا غاوس، حيث يعادل كل 1 جيجا غاوس، مليار غاوس.

بالطبع تبقى هذه الأرقام مجرد قيم محتملة، وهي لا تعني أن تجاربهم ستتمكن من الوصول إلى هذه المستويات، على اعتبار أن العواقب الناجمة عن مثل هذه الحقول المغناطيسية الشديدة مخيفة.

هذا يعني أنهم قادرون على إعادة توليد شروط البيئة الفضائية في المختبر. حيث يقول أحد الباحثين، وهو سيرجي بوبروزينكو، من معهد موسكو للفيزياء الهندسية في روسيا، بهذا الصدد؛ "لقد ظهر مؤخراً إلى حد ما مجال بحثي جديد، وهو الفيزياء الفلكية في المختبر، وهو يتطور بسرعة كبيرة حالياً ". ويضيف بوبروزينكو؛ "يحظى عملنا باهتمام خاص، لأنه يقدم فرصاً جديدة في هذا المجال".

في حين تبدو الحسابات واعدة للغاية على الورق، ما زال الباحثون مطالبين بإجراء التجربة الفعلية ليكتشفوا مدى نجاحها. وهنالك الآن ثلاث منشآت مخصصة لاختبار هذه الطريقة، هي الآن قيد البناء في كل من جمهورية التشيك، ورومانيا، والمجر.