Японская исследовательская группа экспериментально доказала, что флуктуации плазмы могут вызывать внутренний перенос частиц в условиях термоядерного синтеза

3 августа 2026 года исследовательская группа Токийского университета (The University of Tokyo) и Национального института термоядерных исследований (National Institute for Fusion Science, NIFS) при Национальной организации естественнонаучных исследований Японии опубликовала результаты, согласно которым в ходе экспериментов было непосредственно зафиксировано, что низкочастотные флуктуации электрического поля в высокотемпературной плазме, удерживаемой дипольным магнитным полем, способны переносить частицы в центральную область плазмы.

Плазма, создаваемая экспериментальной установкой с магнитолевитирующим диполем RT-1 (кольцевая ловушка 1)

Общий вид установки RT-1 (кампус Касива Токийского университета)

Исследование проводилось с использованием экспериментальной установки с магнитолевитирующим диполем RT-1 (кольцевая ловушка 1) Токийского университета. RT-1 создаёт дипольное магнитное поле, аналогичное по структуре магнитосферам Земли и Юпитера, с помощью левитирующей сверхпроводящей катушки, формируя высокотемпературную плазму в вакуумной камере. Исследовательская группа применила метод, позволяющий одновременно измерять с высоким временным разрешением малые флуктуации электрического поля и флуктуации плотности электронов, проанализировала корреляцию между ними и подтвердила, что низкочастотные флуктуации порядка 1 кГц приводят к движению потока частиц через магнитные поверхности в направлении центральной области с сильным магнитным полем.

Внутренний перенос, обусловленный низкочастотными флуктуациями, возникающими в процессе самоорганизации структуры с высоким β

Обычно считается, что флуктуации плазмы усиливают утечку частиц и снижают удерживающие свойства. Однако в конфигурации дипольного магнитного поля теория долгое время предсказывала, что флуктуации могут участвовать в формировании структуры плазмы, способствуя концентрации частиц в центре и стимулируя самоорганизацию плазмы с высоким давлением и высоким β. Результаты данного эксперимента предоставили прямые доказательства этого механизма.

Исследование также показало, что внутренний перенос частиц наблюдается главным образом в процессе восстановления структуры с высоким давлением после её временного разрушения; когда плазма переходит в полностью сформированное стабильное состояние, такой перенос практически исчезает. Это указывает на то, что соответствующие флуктуации не просто возмущают плазму, а играют роль в восстановлении и поддержании структуры с высоким давлением.

Метод дипольного магнитного поля рассматривается как один из перспективных альтернативных путей магнитного удержания, отличных от токамака. Исследовательская группа считает, что данный результат способствует углублению понимания механизмов самоорганизации плазмы в дипольном магнитном поле и может служить экспериментальной основой для исследований схем удержания термоядерной плазмы следующего поколения. Поскольку структура такого магнитного поля сходна с планетарными магнитосферами, полученные результаты также могут помочь в понимании явлений переноса частиц в магнитосферах Земли, Юпитера и других планет.

Результаты опубликованы в журнале «Nuclear Fusion» (Ядерный синтез) в статье под названием «Внутренний поток частиц, вызванный низкочастотными флуктуациями электрического поля в краевой области дипольной магнитной конфигурации». Исследование поддержано проектами, связанными с целью 10 программы Кабинета министров Японии «Лунная исследовательская программа» (Moonshot Research and Development Program), а также совместными исследовательскими проектами Национального института термоядерных исследований.