新的超级计算机模拟探索了磁重新连接并做出了令人惊讶的发现

磁力重新连接是整个宇宙中发生的过程，其中磁力线撕裂并重新聚集在一起，释放大量动能。这个过程引起了极光，太阳耀斑和地磁风暴，可能破坏地球上的手机服务和电网。然而，磁重连接研究的一个主要挑战是弥合这些大型天体物理场景与可以在实验室中进行的小型实验之间的差距。

现在，研究人员通过巧妙的实验和尖端的模拟相结合，克服了这一障碍。通过这样做，他们发现了通用过程“比尔曼电池效应”的先前未知的作用，该过程以意想不到的方式影响了磁重新连接。

比尔曼电池效应是遍及我们宇宙的磁场的可能种子，会产生产生这些磁场的电流。通过计算机模拟得出的令人惊讶的发现表明，当地球磁层与天体等离子体相互作用时，这种效应在重新连接中起着重要作用。该效果首先生成磁力线，然后反转角色并将其像剪刀一样切成橡皮筋。然后，将切片的字段从原始重新连接点重新连接。

该模拟对中国研究高能密度等离子体的实验结果建模，该等离子体在极端压力状态下起作用。实验使用激光从固体金属靶吹出一对等离子体气泡。三维等离子体的仿真(图1)跟踪了气泡的膨胀和Biermann效应产生​​的磁场，跟踪了磁场的碰撞以产生磁重连。研究人员在橡树岭国家实验室的美国能源部橡树岭领导力计算设施的Titan超级计算机上执行了这些模拟。

普林斯顿等离子体物理实验室等离子体物理项目的研究生杰克逊·马特奇(Jackson Matteucci)说，该结果“为复制实验室在天体等离子体中观察到的重新连接提供了一个新平台。”

通过弥合实验室实验与天体物理过程之间的传统鸿沟，这些结果开启了理解宇宙的新篇章。