Kvantfysiken öppnar för väderprognoser på solen

Solens magnetfält är mycket komplicerat, och bildar olika strukturer som ibland kan kollapsa och släppa lös energi i form av soleruptioner – flares. Sådana utbrott går inte att förutsäga, bland annat för att det saknas information om magnetfälten i den yttre delen av solens atmosfär, koronan. Hittills har dessa fält bara kunnat mätas med indirekta metoder. Nu har en grupp fysiker hittat en metod för att mäta fälten direkt.

– Om man kan följa de svaga magnetfälten kan man börja göra meteorologi på solen, säger Tomas Brage, professor i matematisk fysik vid Lunds universitet och en av medförfattarna till studien.

Kvantmekaniska nivåer överlappar

Koronan är extremt varm, flera miljoner grader, vilket gör att atomer blir av med många av sina elektroner. Den nya metoden använder sig av att koronan innehåller järnjoner som blivit av med hela nio elektroner. Järnjonerna innehåller två olika energinivåer som ligger nära varandra. Den ena av nivåerna kan avge en foton, medan den andra normalt inte gör det. När ett yttre magnetfält påverkar jonen blir de båda energinivåerna kvantmekaniskt sammanblandade, så att den vanligtvis förbjudna energiövergången kan inträffa, och jonen avger en foton med en annan energi.

Genom att fånga upp fotonerna och jämföra antalet av respektive energi kan forskarna få ett mått på magnetfältets styrka.

– Vi har letat länge efter just den här typen av näraliggande tillstånd. Vi hade tur att de vi hittade fanns i järn, som är vanligt i solen, säger Tomas Brage.

Läs mer om solutbrott och rymdväder i När solens utbrott hotar jorden ur F&F 1/2020.