Хоровое излучение в режиме свиста — это интенсивные когерентные волны, которые генерируют и переносят электроны высокой энергии через планетарные магнитосферы. Они получили своё название потому, что их частоты многократно меняются таким образом, что напомнили ранним исследователям птичье пение. Эти плазменные волны наблюдались в магнитосфере Юпитера и в регионе, подверженном влиянию магнитного поля Земли, но никогда ранее в контролируемых лабораторных условиях.
Первой задачей для руководителей группы Харухико Сайто и Зеншо Йошиды было создать магнитное поле, соответствующим образом имитирующее магнитосферу. Наиболее фундаментальным типом является дипольное поле, и на установке Ring Trap 1 (RT-1) Токийского университета этот тип поля обычно используется для стабильного удержания плазмы в продвинутых экспериментах по термоядерному синтезу.
Сайто и его коллеги создали поле, используя 110-килограммовую сверхпроводящую катушку с магнитной левитацией, расположенную внутри вакуумного сосуда RT-1. Заполнив его газообразным водородом, они создали высококачественную водородную плазму, содержащую электроны, нагретые до высоких температур.
«Создать среду, подобную магнитосфере, в лаборатории было непросто, — рассказывает Сайто в интервью Physics World, — но RT-1 способен достичь этого благодаря левитирующей сверхпроводящей катушке в вакуумной камере».
Исследователи обнаружили, что плазма самопроизвольно испускает хор свистящих волн всякий раз, когда в ней содержится значительная доля высокотемпературных электронов, ответственных за давление плазмы. Команда подтвердила, что увеличение их количества приводит к генерации хорового излучения.
По мнению исследователей, этот результат подтверждает теорию о том, что хоровое излучение является универсальным явлением в плазме, содержащей высокотемпературные электроны в простом дипольном магнитном поле. Плазма такого типа распространена в геопространстве, которое команда определяет как «пространство вокруг Земли, особенно тесно связанное с деятельностью человека». Они отмечают, что по мере активизации такой деятельности изучение магнитосферных возмущений, способных вызывать полярные сияния, а также сбои в электроснабжении и связи, становится все более важным.
