整个宇宙中的磁力波动，从行星周围的区域到充满星系的气体，并且可以通过称为比尔曼电池效应的现象发射。现在，美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家发现，这种现象不仅可能产生磁场，而且可能会切断它们以触发磁重联 - 这是一个非凡而令人惊讶的发现。
当等离子体温度和密度未对准时，比尔曼电池效应，即遍布我们宇宙的磁场的可能种子，出现在等离子体中 - 由自由电子和原子核组成的物质状态。这种等离子体的顶部可能比底部更热，并且左侧的密度可能大于右侧的密度。这种不对准产生的电动势产生的电流导致磁场。这个过程以德国天体物理学家Ludwig Biermann的名字命名，他于1950年发现了它。
通过计算机模拟显示
新的发现通过计算机模拟揭示了比尔曼效应以前未知的作用，可以提高对重新连接的理解 - 等离子体中磁场线的折断和剧烈重新连接，产生北极光，太阳耀斑和地磁太空风暴，扰乱地球上的手机服务和电网。
结果“提供了一个新的平台，用于在实验室中复制天体物理等离子体中的重新连接，”PPPL等离子体物理计划的研究生，物理评论快报中的过程描述的主要作者杰克逊马特奥奇说。该论文的共同作者包括他的论文顾问，PPPL的Will Fox和PPPL理论部门负责人Amitava Bhattacharjee以及其他实验室的研究人员。
该模拟模拟了中国发表的实验结果，该实验研究了极端压力下的高能量密度(HED)等离子体 - 例如存在于地球核心的物质。PPPL不起作用的实验使用激光从固体金属靶中喷射出一对等离子气泡。三维等离子体的模拟跟踪了Biermann效应产生的气泡和磁场的扩展，并跟踪了场的碰撞以产生磁重联。
模拟显示温度在重新连接的场线中飙升，并逆转了起源于线路的Biermann效应的作用。由于尖峰，Biermann效应破坏了它产生的磁场线，像切割橡皮筋的剪刀一样切割它们。然后切片区域重新连接到下游，远离原始重新连接点。“这是第一个显示Biermann电池介导的磁重联的模拟，”Matteucci说。“此过程从未被人们所知过。”
跟踪数十亿的离子和电子
对HED实验建模需要跟踪数十亿个离子和电子相互作用以及它们的运动产生的电场和磁场，即所谓的3D动力学模拟。研究人员在橡树岭国家实验室的DOE橡树岭领导计算设施(OLCF)的Titan超级计算机上进行了这些模拟。
科学家们已经模拟了一项英国实验，并正在罗切斯特大学激光能量学实验室(LLE)和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施进行模拟实验。
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