الإلكترونات “تتركمج” في الفضاء لتشكل الأضواء الشمالية

بقلم: براندون سبيكتور

يمتلك الفيزيائيون دليلاً قاطعاً على أن الشفق القطبي Aurorae ناتج عن “تركمج” Surfing الإلكترونات عبر الكون فوق موجات قوية. لقد عرف العلماء منذ فترة أن الشفق القطبي Aurorae يحدث عندما تحلق جسيمات نشطة من الشمس عبر الفضاء وتصطدم بالغلاف المغناطيسي Magnetosphere للأرض. تمتطي هذه الجسيمات النشطة خطوطَ المجال المغناطيسي Magnetic field lines لكوكبنا للوصول إلى الغلاف الجوي العلوي، حيث تتصادم مع جزيئات الأكسجين والنتروجين، مما يؤدي إلى إطلاق ضوء مذهل التلون في أثناء هذه العملية. ولكن لا يزال هناك سؤال كبير طال انتظار الإجابة عنه: كيف تكتسب هذه الجسيمات الشمسية ما يكفي من السرعة والطاقة لترتطم بالغلاف الجوي للأرض بهذه القوة؟

يتعلق أحد التفسيرات الشائعة بموجات ألفين Alfvén waves، وهي موجات مغناطيسية أرضية قوية تنتشر عبر البلازما Plasma، وهي غاز مشحون يكوِّن الرياح الشمسية Solar wind. يمكن لهذه الموجات أن تلتقط الإلكترونات في البلازما وتعجِّلها Accelerating إلى سرعات عالية جداً من دون أن تخرجها عن مسارها. اكتشفت الأجهزة الفضائية موجات ألفين التي تنتقل نحو الأرض فوق الشفق القطبي، لكنَّ العلماء لا يمتلكون طريقة محددة لإثبات أن هذه الموجات تُعجِّل الإلكترونات- حتى الآن.

في دراسة نشرت أخيراً، استخدم الباحثون أداة تسمى جهاز البلازما الكبير Large Plasma Device، وهو غرفة مفرغة يبلغ طولها 20م في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، والتي يمكنها الاحتفاظ بمجال مغناطيسي، لإعادة توليد موجات ألفين في ظروف مماثلة لتلك الموجودة في الرياح الشمسية. قاس الفريق سرعة تحرك الإلكترونات عبر غرفة البلازما، فوجدوا أن عدداً صغيراً من الإلكترونات تعجّل بالفعل إلى سرعات كبيرة بفعل الأمواج.