We present experimental results of the formation of magnetically driven plasma jets, showing for the first time a way of producing episodic jet/ouflows in the laboratory. The jets are produced using a 6.5μm thick aluminum disk (a radial foil), which is subjected to the 1 MA, 250 ns current pulse from the MAGPIE generator [I. H. Mitchell et al, Rev. Sci. Instrum.67, 1533 (1996)]. The early time motion of the foil is characterized by the bulk motion of the mass due to the magnetic pressure, together with the formation of a surface plasma following the direction of the J×B force. A low density plasma fills the region above the foil preceding the formation of subsequent magnetically driven jets on the axis of expanding magnetic bubbles. The outflows emerge in timescales of 3040ns and their episodic nature is the result of current reconnection in the foil, aided by the formation of current-driven instabilities in the jet and the distribution of mass available from the foil. The additional inductance due to the new current path inside the cavities was measured using an inductive probe, allowing to estimate the energy balance associated with the episodes. The measured temperature of the compressed jet resulted in Te300eV and a magnetic Reynolds number of ReM2001000, allowing the experiments to be in the regime relevant for scaled representations of astrophysical outflows.

1.
B. A.
Remington
,
R. P.
Drake
, and
D. D.
Ryutov
,
Rev. Mod. Phys.
78
,
755
(
2006
).
2.
M.
Livio
,
Nature (London)
417
,
125
(
2002
).
3.
M. C.
Begelman
,
R. D.
Blandford
, and
M. J.
Rees
,
Rev. Mod. Phys.
56
,
255
(
1984
).
4.
B.
Balick
and
A.
Frank
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
40
,
439
(
2002
).
5.
B.
Reipurth
,
P.
Hartigan
,
S.
Heathcote
,
J. A.
Morse
, and
J.
Bally
,
Astron. J.
114
,
757
(
1997
).
6.
B.
Reipurth
and
J.
Bally
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
39
,
403
(
2001
).
7.
R. D.
Blandford
and
D. G.
Payne
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
199
,
883
(
1982
).
8.
D.
Ryutov
,
R. P.
Drake
,
J.
Kane
,
E.
Liang
,
B. A.
Remington
, and
W. M.
Wood-Vasey
,
Astrophys. J.
518
,
821
(
1999
).
9.
D. D.
Ryutov
,
R. P.
Drake
, and
B. A.
Remington
,
Astrophys. J., Suppl.
127
,
465
(
2000
).
10.
J. M.
Stone
,
N.
Turner
,
K.
Estabrook
,
B.
Remington
,
D.
Farley
,
S. G.
Glendinning
, and
S.
Glenzer
,
Astrophys. J., Suppl.
127
,
497
(
2000
).
11.
L. M.
Logory
,
P. E.
Stry
, and
P. L.
Miller
,
Astrophys. J., Suppl.
127
,
423
(
2000
).
12.
J. M.
Foster
,
B. H.
Wilde
,
P. A.
Rosen
,
R. J. R.
Williams
,
B. E.
Blue
,
R. F.
Coker
,
R. P.
Drake
,
A.
Frank
,
P. A.
Keiter
,
A. M.
Khokhlov
,
J. P.
Knauer
, and
T. S.
Perry
,
Astrophys. J. Lett.
634
,
L77
(
2005
).
13.
P.
Hartigan
,
J. M.
Foster
,
B. H.
Wilde
,
R. F.
Coker
,
P. A.
Rosen
,
J. F.
Hansen
,
B. E.
Blue
,
R. J. R.
Williams
,
R.
Carver
, and
A.
Frank
,
Astrophys. J.
705
,
1073
(
2009
).
14.
S.
Bott
,
D.
Haas
,
Y.
Eshaq
,
U.
Ueda
,
R.
Madden
,
G.
Collins
, and
F.
Beg
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
38
,
567
(
2010
).
15.
D. R.
Farley
,
K. G.
Estabrook
,
S. G.
Glendinning
,
S. H.
Glenzer
,
B. A.
Remington
,
K.
Shigemori
,
J. M.
Stone
,
R. J.
Wallace
,
G. B.
Zimmerman
, and
J. A.
Harte
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1982
(
1999
).
16.
K.
Shigemori
,
R.
Kodama
,
D. R.
Farley
,
T.
Koase
,
K. G.
Estabrook
,
B. A.
Remington
,
D. D.
Ryutov
,
Y.
Ochi
,
H.
Azechi
,
J.
Stone
, and
N.
Turner
,
Phys. Rev. E
62
,
8838
(
2000
).
17.
S. V.
Lebedev
,
J. P.
Chittenden
,
F. N.
Beg
,
S. N.
Bland
,
A.
Ciardi
,
D.
Ampleford
,
S.
Hughes
,
M. G.
Haines
,
A.
Frank
,
E. G.
Blackman
, and
T.
Gardiner
,
Astrophys. J.
564
,
113
(
2002
).
18.
C. D.
Gregory
,
J.
Howe
,
B.
Loupias
,
S.
Myers
,
M. M.
Notley
,
Y.
Sakawa
,
A.
Oya
,
R.
Kodama
,
M.
Koenig
, and
N. C.
Woolsey
,
Astrophys. J.
676
,
420
(
2008
).
19.
S. V.
Lebedev
,
A.
Ciardi
,
D. J.
Ampleford
,
S. N.
Bland
,
S. C.
Bott
,
J. P.
Chittenden
,
G. N.
Hall
,
J.
Rapley
,
C.
Jennings
,
M.
Sherlock
,
A.
Frank
, and
E. G.
Blackman
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
47
,
B465
(
2005
).
20.
A.
Ciardi
,
D. J.
Ampleford
,
S. V.
Lebedev
, and
C.
Stehle
,
Astrophys. J.
678
,
968
(
2008
).
21.
P.
Nicolaï
,
C.
Stenz
,
A.
Kasperczuk
,
T.
Pisarczyk
,
D.
Klir
,
L.
Juha
,
E.
Krousky
,
K.
Masek
,
M.
Pfeifer
,
K.
Rohlena
,
J.
Skala
,
V.
Tikhonchuk
,
X.
Ribeyre
,
S.
Galera
,
G.
Schurtz
,
J.
Ullschmied
,
M.
Kalal
,
J.
Kravarik
,
P.
Kubes
,
P.
Pisarczyk
, and
T.
Schlegel
,
Phys. Plasmas
15
,
082701
(
2008
).
22.
S. V.
Lebedev
,
A.
Ciardi
,
D. J.
Ampleford
,
S. N.
Bland
,
S. C.
Bott
,
J. P.
Chittenden
,
G. N.
Hall
,
J.
Rapley
,
C. A.
Jennings
,
A.
Frank
,
E. G.
Blackman
, and
T.
Lery
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
361
,
97
(
2005
).
23.
A.
Ciardi
,
S. V.
Lebedev
,
A.
Frank
,
E. G.
Blackman
,
J. P.
Chittenden
,
C. J.
Jennings
,
D. J.
Ampleford
,
S. N.
Bland
,
S. C.
Bott
,
J.
Rapley
,
G. N.
Hall
,
F. A.
Suzuki-Vidal
,
A.
Marocchino
,
T.
Lery
, and
C.
Stehle
,
Phys. Plasmas
14
,
056501
(
2007
).
24.
A.
Ciardi
,
S. V.
Lebedev
,
J. P.
Chittenden
,
D. J.
Ampleford
,
S. N.
Bland
,
B. S.
Bott
, and
J.
Rapley
,
Astrophys. Space Sci.
298
,
277
(
2005
).
25.
A.
Ciardi
,
S. V.
Lebedev
,
A.
Frank
,
F.
Suzuki-Vidal
,
G. N.
Hall
,
S. N.
Bland
,
A.
Harvey-Thompson
,
E. G.
Blackman
, and
M.
Camenzind
,
Astrophys. J. Lett.
691
,
L147
(
2009
).
26.
F.
Suzuki-Vidal
,
S. V.
Lebedev
,
A.
Ciardi
,
S. N.
Bland
,
J. P.
Chittenden
,
G. N.
Hall
,
A.
Harvey-Thompson
,
A.
Marocchino
,
C.
Ning
,
C.
Stehle
,
A.
Frank
,
E. G.
Blackman
,
S. C.
Bott
, and
T.
Ray
,
Astrophys. Space Sci.
322
,
19
(
2009
).
27.
P.
Gourdain
,
I. C.
Blesener
,
J. B.
Greenly
,
D. A.
Hammer
,
P. F.
Knapp
,
B. R.
Kusse
, and
P. C.
Schrafel
,
Phys. Plasmas
17
,
012706
(
2010
).
28.
I. H.
Mitchell
,
J. M.
Bayley
,
J. P.
Chittenden
,
J. F.
Worley
,
A. E.
Dangor
,
M. G.
Haines
, and
P.
Choi
,
Rev. Sci. Instrum.
67
,
1533
(
1996
).
29.
D. D.
Ryutov
,
M. S.
Derzon
, and
M. K.
Matzen
,
Rev. Mod. Phys.
72
,
167
(
2000
).
30.
M.
Hipp
,
J.
Woisetschläger
,
P.
Reiterer
, and
T.
Neger
,
Measurement
36
,
53
(
2004
).
31.
S. V.
Lebedev
,
I. H.
Mitchell
,
R.
Aliaga-Rossel
,
S. N.
Bland
,
J. P.
Chittenden
,
A. E.
Dangor
, and
M. G.
Haines
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
4152
(
1998
).
32.
B.
Jones
,
C. A.
Coverdale
,
C.
Deeney
,
D. B.
Sinars
,
E. M.
Waisman
,
M. E.
Cuneo
,
D. J.
Ampleford
,
P. D.
Lepell
,
K. R.
Cochrane
,
J. W.
Thornhill
,
J. P.
Apruzese
,
A.
Dasgupta
,
K. G.
Whitney
,
R. W.
Clark
, and
J. P.
Chittenden
,
Phys. Plasmas
15
,
122703
(
2008
).
33.
G. N.
Hall
,
S. A.
Pikuz
,
T. A.
Shelkovenko
,
S. N.
Bland
,
S. V.
Lebedev
,
D. J.
Ampleford
,
J. B. A.
Palmer
,
S. C.
Bott
,
J.
Rapley
,
J. P.
Chittenden
, and
J. P.
Apruzese
,
Phys. Plasmas
13
,
082701
(
2006
).
34.
J. P.
Apruzese
,
K. G.
Whitney
,
J.
Davis
, and
P. C.
Kepple
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
57
,
41
(
1997
).
35.
D.
Duston
and
J.
Davis
,
Phys. Rev. A
23
,
2602
(
1981
).
36.
A. P.
Goodson
,
R. M.
Winglee
, and
K. H.
Böhm
,
Astrophys. J.
489
,
199
(
1997
).
37.
A. P.
Goodson
,
K. H.
Böhm
, and
R. M.
Winglee
,
Astrophys. J.
524
,
142
(
1999
).
38.
A. P.
Goodson
and
R. M.
Winglee
,
Astrophys. J.
524
,
159
(
1999
).
39.
M. M.
Romanova
,
A.
Kulkarni
,
M.
Long
,
R. V. E.
Lovelace
,
J. V.
Wick
,
G. V.
Ustyugova
, and
A. V.
Koldoba
,
Adv. Space Res.
38
,
2887
(
2006
).
You do not currently have access to this content.