В 1998 году журнал Nature опубликовал материал, в котором был сделан вывод о том, что загадочный сигнал поляризации, который был недавно обнаружен в свете, излучаемом атомами натрия солнечной атмосферы, подразумевает, что солнечная хромосфера (очень важный слой солнечной атмосферы) практически является не намагниченной, что резко противоречит здравому смыслу. Этот парадокс вызвал волну лабораторных экспериментов и теоретических исследований, которые вместо решения поставили новые вопросы и даже заставили некоторых ученых поставить под сомнение квантовую теорию взаимодействия излучения с веществом.
В статье, недавно опубликованной в авторитетном журнале Physical Review Letters, группа ученых показывают решение такого интригующего парадокса, который озадачивает физиков Солнца на протяжении последних десятилетий. Это исследование открывает новое поле для изучения неуловимых магнитных полей солнечной хромосферы в нынешнюю новую эру солнечных телескопов с большой апертурой.
Двадцать пять лет назад загадочный сигнал был обнаружен при анализе поляризации солнечного света с помощью нового (на тот момент) прибора — поляриметра Zurich Imaging Polarimeter (ZIMPOL). Этот загадочный сигнал линейной поляризации появляется на длине волны 5896 Å линии нейтрального натрия D1, где, согласно квантовым числам линии, не должно быть линейной поляризации из-за процессов рассеяния. Таким образом, этот сигнал поляризации был совершенно неожиданным, и его интерпретация сразу же вызвала интенсивные научные дебаты. Тайна еще больше увеличилась два года спустя, когда журнал Nature опубликовал письмо с объяснением, в котором требовалось, чтобы подуровни нижнего уровня линии D1 не были одинаково заселены.В этой теоретической работе загадочный сигнал поляризации линии D1 был воспроизведен замечательно хорошо. Однако предлагаемое объяснение подразумевает, что область солнечной атмосферы, известная как хромосфера, полностью не намагничена, что явно противоречит установленным результатам, которые вместо этого указывают на то, что спокойные области (за пределами солнечных пятен) солнечной хромосферы пронизаны магнитными полями в диапазон Гаусса. Это открыло серьезный парадокс, который бросал вызов солнечным физикам в течение многих лет и даже заставил некоторых ученых поставить под сомнение квантовую теорию взаимодействий атом-фотон.
Первый прорыв в разрешении парадокса был достигнут в 2013 году в IAC, когда Лука Беллуцци и Хавьер Трухильо Буэно теоретически открыли новый механизм, посредством которого линейная поляризация может быть произведена в линии натрия D1 без необходимости дисбаланса населения в нижних слоях. уровень линии D1. Однако этот важный шаг, сделанный этими исследователями, был сделан для идеализированного случая модели солнечной атмосферы без магнитных полей.
В новой работе ученые показывают решение этого интригующего парадокса, который озадачивает физиков Солнца с 1998 года. Эта группа исследователей смогла воспроизвести загадочные наблюдения поляризации линии D1 в присутствии магнитных полей в гауссовом диапазоне. Для достижения этого результата необходимо было провести наиболее полное теоретическое моделирование этого поляризационного сигнала, которое когда-либо предпринималось, с учетом совместного действия очень сложных физических механизмов. На это потребовалось три года работы.
Этот результат имеет очень важные последствия. Сигналы с линейной поляризацией, подобные наблюдаемому в линии натрия D1, чрезвычайно интересны, потому что они кодируют уникальную информацию о неуловимых магнитных полях, присутствующих в солнечной хромосфере. Этот ключевой интерфейсный слой солнечной атмосферы, расположенный между нижележащей более холодной фотосферой и вышележащей короной в миллион градусов, лежит в основе нескольких устойчивых проблем в физике Солнца, включая понимание и предсказание эруптивных явлений, которые могут сильно повлиять на наши технологии. Магнитное поле, как известно, является основным двигателем впечатляющей динамической активности солнечной хромосферы. Но наши эмпирические знания о его интенсивности и геометрии все еще в значительной степени неудовлетворительны. Решение давнего парадокса поляризации солнечной линии D1 доказывает справедливость нынешней квантовой теории поляризации спектральных линий.
