Исследователи разрешили парадокс 20-летней давности в физике Солнца

Этот парадокс послужил стимулом для лабораторных экспериментов и теоретических исследований, которые вместо решения поставили новые вопросы и даже заставили некоторых ученых поставить под сомнение квантовую теорию взаимодействия материи и излучения.

Исследователи из Istituto Ricerche Solari (IRSOL) в Локарно-Монти (входит в USI Universit? della Svizzera italiana) и Instituto de Astrof?sica de Canarias (IAC) на Тенерифе нашли решение этого интригующего парадокса, открыв новое окно для исследования неуловимых магнитных полей солнечной хромосферы в нынешнюю новую эру солнечных телескопов с большой апертурой. Их результаты опубликованы в Physical Review Letters.

Двадцать пять лет назад загадочный сигнал был обнаружен при анализе поляризации солнечного света с помощью нового прибора Zurich Imaging Polarimeter (ZIMPOL), разработанного в ETH Zurich и позже установленного в IRSOL. Этот загадочный сигнал линейной поляризации, создаваемый процессами рассеяния, появляется на длине волны нейтральной линии натрия (линия D1), где, согласно квантовой механике, такой поляризации рассеяния не должно быть. Таким образом, этот сигнал был совершенно неожиданным, и его интерпретация сразу же вызвала интенсивные научные дебаты. Тайна еще больше увеличилась два года спустя, когда журнал Nature опубликовал объяснение, подразумевающее, что слой солнечной атмосферы (хромосфера) полностью не намагничен, что явно противоречит установленным результатам; исследователи полагали, что (за пределами солнечных пятен) эта область пронизана магнитными полями в гауссовом диапазоне. Новые открытия открыли серьезный парадокс, который бросал вызов солнечным физикам в течение многих лет и даже заставил некоторых ученых усомниться в существующей квантовой теории взаимодействия материи и излучения.

Теперь в статье, опубликованной Physical Review Letters, Эрнест Альсина Баллестер (IRSOL, IAC), Лука Беллуцци (IRSOL) и Хавьер Трухильо Буэно (IAC) показывают решение этого интригующего парадокса. Выводы были достигнуты путем проведения самого передового теоретического моделирования поляризации солнечной линии D1, которое когда-либо предпринималось, включая трехлетнюю работу, проводимую в тесном сотрудничестве между Istituto Ricerche Solari (IRSOL) в Локарно-Монти и группа POLMAG Института астрофизики Канарских островов (IAC) на Тенерифе.

Исследователи объясняют: «Этот результат имеет очень важные последствия. Рассеивающие поляризационные сигналы, подобные тому, который наблюдается в линии натрия D1, чрезвычайно интересны, потому что кодируют уникальную информацию о неуловимых магнитных полях, присутствующих в солнечной хромосфере. Этот ключевой интерфейсный слой Солнечной атмосферы, расположенной между нижней более холодной фотосферой и вышележащей короной с температурой в миллион градусов, лежит в основе нескольких устойчивых проблем в физике Солнца, включая понимание и предсказание эруптивных явлений, которые могут сильно повлиять на наше технологически зависимое общество. Магнитное поле, как известно, является основным двигателем впечатляющей динамической активности солнечной хромосферы, но наши эмпирические знания о его интенсивности и геометрии все еще в значительной степени неудовлетворительны. Решение давнего парадокса поляризации солнечной линии D1 доказывает справедливость нынешней квантовой теории поляризации спектральных линий и открывает новое окно для исследования магнетизма солнечной атмосферы в новую эру солнечных телескопов с большой апертурой».