مدل جدیدی از برهم‌کنش‌های نور-ماده، با انطباق پیش‌بینی‌های نظری و رصدهای تجربی نور قطبید‌ه‌ی خورشید مشکلی چندده‌ ساله را حل کرد.

بیش از بیست سال است که فیزیک‌دان‌ها با پارادوکسی دست‌وپنجه نرم می‌کنند: با وجود شواهدی که نشان می‌دهد جو خورشید به شدت مغناطیده است، قطبیدگی خطی نور خورشید در فرکانس یکی از خطوط جذبی آن را فقط می‌توان با مدل‌هایی توضیح داد که دربردارنده‌ی میدان‌های مغناطیسی‌ای است که بیش از چند میلی‌گاوس نیست. اکنون گروهی در مؤسسه‌ی تحقیقات خورشیدی لوکارنو (Ricerche Solari Locarno) در سوییس و مؤسسه‌ی اخترفیزیک جزایر قناری در اسپانیا با استفاده از نظریه‌ای که اخیراً درباره‌ی برهم‌کنش‌های اتم-فوتون توسعه یافته، این تعارض را حل کرده‌اند^۱. مدل آنها سیگنال این قطبش سردرگم‌کننده را در حضور میدان‌های مغناطیسی خورشیدی با قدرتی از مرتبه‌ی گاوسی بازتولید کرده است.

بیشتر نوری که از نواحی آرام جو خورشید (جدای از لکه‌های خورشیدی) به ما می‌رسد، قطبیده‌ی خطی است. این قطبیدگی در خطوط جذبی خورشید به این علت است که میدان تابشی ناهمسان‌گرد خورشید با ایجاد «قطبش در سطح اتمی» در اتم‌های جو باعث نامتعادل شدن جمعیت‌های زیرترازهای انرژی اتمی می‌شود. تا کنون فقط اگر تراز پایه‌ی اتم سدیم – خط جذبی D1 سدیم – در جو به شکل قابل‌توجهی قطبیده شده بود، می‌توانستیم قطبیدگی یک ویژگی طیفی خاص را توجیه کنیم. با این حال، پیش‌بینی می‌شود پیش از آن که اتم‌ها بتوانند گذاری که باعث این ویژگی طیفی می‌شود را انجام دهند، میدان‌های مغناطیسی خورشیدی قطبیدگی تراز پایه را از بین می‌برند.

محققان در مدل جدید خود نظریه‌ی اخیراً توسعه‌یافته‌ی گذار تابشی قطبیده را به کار برده‌اند که برخلاف پردازش‌های پیشین، تغییرات طیفی شدت نور در گذارهای ساختار فوق‌ظریف در خط جذبی D1 را در نظر می‌گیرد. مدل می‌تواند با در نظر گرفتن این تغییرات کوچک (به جای فرض شدت طیفی یکنواخت) قطبیدگی رصدشده‌ی خط D1 را حتی بدون قطبیدگی تراز پایه بازتولید کند. محققان می‌گویند با این راه‌حل برای پارادوکس امکان انجام تحقیقات جدید درباره‌ی مغناطیس پیچیده‌ی جو خورشیدی فراهم خواهد شد.

منبع:

https://physics.aps.org/articles/v14/s101

نویسنده:

Marric Stephens، سردبیر نشریه‌ی Physics در بریستول، انگلیس.

منبع:

E. Alsina Ballester et al., “Solving the paradox of the solar sodium-D1-line polarization,” Phys. Rev. Lett. 127, 081101 (2021).