Französische Forscher haben eine stark vereinfachte Form des Erdkerns im Labor nachgestellt: Sie versetzten flüssiges Natrium in einem mit rotierenden Scheiben versehenen Tank in Turbulenzen. Dadurch bildete sich ein Magnetfeld aus, das Kräfte auf das flüssige Metall ausübte und dadurch dessen Strömungen verstärkte. Da dies wiederum zu einem Ansteigen des Magnetfelds führte, stellte sich ein positiver Rückkopplungsprozess ein ? in Analogie zum Dynamo des Erdkerns.
Dieser in der Fachwelt als “Selbst-Generierung” von Magnetfeldern bezeichnete Vorgang wurde bisher nur in Experimenten mit flüssigen Metallströmen beobachtet, die in genau eingestellten Strömungswegen aufeinanderzuflossen. Stephan Fauve von der Ecole Normale Supérieure in Paris und seine Kollegen aus Lyon und Saclay haben nun in einem neuen Experiment nachgewiesen, dass Magnetfelder auch in turbulenten Metallflüssigkeiten entstehen können.
Für ihre Experimente benutzten die Forscher einen zylinderförmigen Tank, der mit flüssigem Natrium gefüllt war. An beiden Enden des Tanks waren zwei dünne Scheiben aus Eisen angebracht, die mittels eines Motors in Rotation versetzt werden konnten. Auf diese Weise gelang es, turbulente Strudel in dem Natrium zu erzeugen.
Überraschenderweise bildete sich schon bei relativ geringen Strömungen ein beachtliches Magnetfeld aus. Forscher hatten bisher vermutet, dass Turbulenzen die Selbst-Generierung von Magnetfeldern eher behindern sollten, und dass vielmehr ein genau eingestelltes Strömungsprofil dazu nötig sei.
Fauve betont, dass sein Experiment eine Analogie zum Dynamo des Erdkerns darstellt. Dieser besteht nämlich zum Teil aus einer turbulenten Mischung aus flüssigem Eisen und Nickel. Während allerdings die Ausmaße individueller Turbulenzströmungen im Erdkern viel kleiner als dessen Durchmesser sind, waren die Durchmesser der Strudel im Experiment im Vergleich mit der Breite des Tanks viel größer, so dass die Analogie nicht vollkommen ist.
Stephan Fauve (Ecole Normale Supérieure, Paris) et al.: Physical Review Letters, Bd. 98, Artikel 044502 Stefan Maier
