Physiker bauen Sonnen-Ausbrüche originalgetreu im Labor nach

"Sonnenbeobachtungen weisen energetische Teilchen und harte Röntgenstrahlung nach, können aber den Entstehungsmechanismus nicht aufdecken. Denn die Teilchenbeschleunigung findet auf einer Skala statt, die kleiner ist als die Auflösung der Beobachtung. Daher bleiben die Details der skalenübergreifenden Physik, die die Erzeugung von energiereichen Teilchen und harter Röntgenstrahlung erklären, ein Rätsel", erklärte das Team um den Physiker Yang Zhang vom Caltech in seinem Paper zu der aktuellen Arbeit. Mit einem Gerät, das starke Stromstöße in seilartige Plasmaschleifen verwandelt, haben die Forscher nun aber Sonneneruptionen modelliert, um die Effekte besser zu untersuchen. Die Vorrichtung besteht aus Gasdüsen, Elektromagneten und Elektroden in einer Vakuumkammer. Erst wird bei den Experimenten ein starkes Magnetfeld im Vakuum aufgebaut. Anschließend injiziert man Gas in den Bereich der geladenen Elektroden.


In wenigen Millisekunden kommt es dabei zu einer starken elektrischen Entladung, die das Gas ionisiert und in ein Plasma verwandelt, das sich entlang des Magnetfeldes anordnet. "Jedes Experiment verbraucht etwa so viel Energie wie der Betrieb einer 100-Watt-Glühbirne für etwa eine Minute, und es dauert nur ein paar Minuten, um den Kondensator aufzuladen", erklärt der Physiker Paul Bellan.

Wie ein Seil

Jede erzeugte Plasma-Schleife existiert nur 10 Mikrosekunden und ist etwa 20 Zentimeter lang und einen Zentimeter dick. Doch Hochgeschwindigkeitskameras zeichnen jeden Moment der Entstehung und Ausbreitung der Schleife auf, so dass das Forschungsteam ihre Entstehung, Struktur und Entwicklung im Detail analysieren kann.

Dabei zeigte sich beispielsweise bereits, das es durchaus berechtigt ist, wenn diese Ausbrüche als Seile bezeichnet werden. "Wenn man ein Stück Seil zerlegt, sieht man, dass es aus einzelnen Strängen geflochten ist", sagte Zhang. "Zieht man diese einzelnen Stränge auseinander, sieht man, dass sie aus noch kleineren Strängen geflochten sind, und so weiter. Plasmaschleifen scheinen auf die gleiche Weise zu funktionieren."