Uma equipe de físicos indianos e japoneses derrubou a noção de seis décadas de que o campo magnético gigante em um plasma produzido por laser de alta intensidade evolui do pequeno, escala nanométrica no plasma em massa. Eles mostram que, em vez disso, o campo realmente se origina em escalas macroscópicas definidas pelos limites do feixe de elétrons que está se propagando no plasma. O novo mecanismo visa alterar nossa compreensão dos campos magnéticos em cenários astrofísicos e fusão a laser e pode ajudar no projeto da próxima geração de fontes de partículas de alta energia para imagens e terapias.

Campos magnéticos gigantes bilhões de vezes maiores do que a Terra, existe no calor, plasma denso em sistemas astrofísicos como estrelas de nêutrons. O eletromagnetismo básico estabelecido desde os tempos de Oersted e Faraday nos diz que é a corrente em um sistema que causa os campos magnéticos. Em um plasma, existem duas correntes, um, um propagando para a frente e um oposto, corrente atenuante induzida pelo próprio dianteiro. Se as correntes forem iguais e sobrepostas no espaço, não há campo magnético líquido. Contudo, pequenas flutuações no plasma podem separá-los e levar a uma instabilidade que aumenta com o tempo. De fato, por décadas, acreditou-se que os campos gigantes surgem da interação de correntes opostas dentro do plasma em massa por meio da famosa instabilidade de Weibel, em escalas muito menores do que as próprias vigas. Diz-se que o campo magnético se espalha para o espaço macroscópico através do que é chamado de cascata inversa, de uma forma 'ascendente'.

Em contraste, a equipe Índia-Japão mostra que o campo na verdade se origina no limite do feixe atual que está em escalas de comprimento macroscópicas e se move para dentro em escalas menores (de cima para baixo). E a magnitude deste campo é muito maior do que a causada por Weibel e outras instabilidades. A equipe batiza o mecanismo que leva a esse campo magnético de 'mecanismo de feixe finito' para indicar o papel crucial do tamanho finito do feixe de corrente neste modo. Eles mostram que a radiação vaza pelas bordas da corrente desestabilizando o feixe e causando o campo magnético. Há evidências claras para este modo em seus experimentos de laser e simulações de computador.

Por que esse novo modo foi esquecido em todas as simulações de computador nas últimas décadas? Os autores ressaltam que isso se deve às premissas de homogeneidade e extensão infinita típicas de todas as simulações. Contudo, o sistema físico real tem limites e a física daí leva a vários efeitos interessantes - exemplos são a focalização de partículas carregadas pelos campos periféricos no final das placas do capacitor, o famoso efeito Casimir que leva à atração entre as placas devido aos efeitos quânticos, e os modos eletromagnéticos de propagação de superfície conhecidos como plasmons de superfície, bastante popular em nano-óptica e microscopias de campo próximo.

Cuidado! Pise com cuidado na borda ...