Динамо на пути от астрофизических моделей к лабораторному эксперименту Д.Д. Соколов МГУ Р.А.Степанов, П.Г.Фрик, ИМСС, Пермь ЯБ-100 Конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Я.Б.Зельдовича, Москва, ГАИШ марта 2014 г.

Динамо- самовозбуждение магнитного поля в потоке проводящей жидкости Основной механизм, который приводит к формированию магнитных полей небесных тел До недавнего времени изучался чисто теоретически – не было ни лабораторного эксперимента, ни наблюдений того, что определяет работу механизма. Теперь есть!

Для лабораторного эксперимента. Все определяется магнитным числом Рейнольдса Rm = vL/ν_m Набор сред очень ограничен. Лучше всего – жидкий натрий, а это – гадость. Скорости тоже ограничены, можно играть на размерах, а здесь все в пользу астрофизики. В небесных телах = 10^6 – 10^8 -очень легко, а в лаборатории 100 – предел современных мечтаний. 17 – нижайший известный порог возбуждения. Тем не менее, за каких-то 50 лет удалось дойти до плодотворных экспериментов. Начало пути – 60-ые годы, Саласпилс под Ригой – первое самовозбуждение, Латвия и Германия. Современность – первые измерения альфа-эффекта – Россия, Пермь В чем проблема: Лабораторный эксперимент.

В чем проблема: Наблюдения Динамо – существенно трехмерный процесс, нужны трехмерные скорости, а доплер-эффект дает только лучевые скорости. Для магнитного поля легче (зееман- эффект дает 3D), но тоже сложно. Тем не менее, постепенно решается. Здесь лидирует Китай, с которым удается сотрудничать – спасибо РФФИ.

Восьмерка Зельдовича и альфа-эффект

BPBP BTBT Ω Дифференциальное вращение BTBT BPBP α Спиральность Альфа-эффект и спиральность важны для нейтрино и для динамо Аналогия между микрофизикой и астрофизикой

Bufferfly diagramm for current helicity as observed at Huairou (Zhang, Kuzanyan, Sokoloff, …. MNRAS)

Tilt butterfly diagram (Illarionov, Tlatov, Sokoloff, MNRAS)

Первые динамо-эксперименты – Очень большие установки и очень дорого

Гораздо меньше установка и гораздо дешевле, но тоже дорого и трудно Эксперимент в Перми – импульсное возбуждение течения

ВАЖНАЯ РАЗВИЛКА ЧТО ВОСПРОИЗВОДИТЬ? В Лионе – само самовозбуждение и изучение режимов В Перми – измерение коэффициентов переноса ВПЕРВЫЕ УДАЛОСЬ ИЗМЕРИТЬ АЛЬФУ И КОЭФФИЦИЕНТ ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Результаты более-менее вписываются в теоретические ожидания