Используя данные одного из спутников NASA, учёные обнаружили массивный ускоритель элементарных частиц в самом сердце одного из радиационных поясов Ван Аллена, который представляет собой обособленную область магнитосферы Земли, в которой накапливаются высокоэнергетические частицы (в больше степени электроны и протоны).
Результаты исследования показывают, что энергия ускорения сконцентрирована непосредственно, в так называемых, зонах захвата. Зная расположение таких ускорителей в пределах радиационных поясов, учёные смогут более точно предсказывать космическую погоду, которая может представлять опасность для околоземных спутников. Результаты проведенных исследований были опубликованы 25.07.2013 в журнале Science.
Geoff Reeves, автор статьи и исследователь радиационного пояса Земли из Los Alamos National Laboratory, сказал, что до 90-х годов ХХ столетия учёные предполагали, что радиационные пояса Ван Аллена статичны и для них не свойственны изменения. В действительности радиационные пояса видоизменяются настолько быстро и непредсказуемо, что учёным порой сложно уследить за этими процессами. По словам Reeves, этим областям магнитосферы Земли практически несвойственно состояния равновесия и покоя.
Учёным для того, чтобы понять природу таких изменений, необходимо было получить данные непосредственно с этой интенсивной космической области. Для этого один из зондов Van Allen Probes был направлен к обнаруженной зоне захвата.
Благодаря данным зондов Van Allen Probes исследователи смогли сформулировать две теории происходящего в радиационных поясах ускорения – теорию радикального ускорения и теорию локального ускорения. При первой, частицы, наделённые околосветовой скоростью ещё до момента попадания в радиационные пояса, переносятся перпендикулярно к магнитным поясам, окружающим Землю, причем скорость таких частиц ускоряется, если сила магнитного поля увеличивается.
Теория локального ускорения предполагает, что частицы получают энергию от локального источника, подобно тому, как тёплые океанические течения питают энергией ураганы и тайфуны, то есть разгоняются внутри самих поясов.
Reeves и его команда сформулировали эти теории в октябре 2012 года, когда наблюдали за очередным стремительным увеличением энергии радиационных поясов.
Последние исследования не показали интенсификацию в энергии частицы, берущей своё начало в глубоком космосе на огромной высоте и перемещающейся по направлению к Земле. То есть теория радикального ускорения не нашла своего подтверждения. Вместо этого данные показали увеличение энергии, которая зародилась непосредственно в середине радиационных поясов и постепенно распространилась по всему поясу, что подтвердило теорию локального ускорения. Данные продемонстрировали, что локальная энергия прибывает из электромагнитных волн, проходящих через радиационный пояс, обогащаясь энергией от других частиц, которые статично находятся в одной и той же области космического пространства.
По словам Mona Kessel, учёного программы Van Allen Probes program, новые результаты имеют чрезвычайно важное значение для дальнейшего изучения радиационных поясов, в частности, природы электронов третьего радиационного пояса, который обнаружен только в этом году.
