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澳门金沙网址:科学家在实验室制造微型超新星激波:模拟粒子加速

时间:2020-06-18 17:45来源: 作者:admin 点击: 2 次
北京时间6月16日消息,在一项新研究中,研究人员在实验室里创造了微型的超新星激波,希望解决一个困扰科学家已久的宇宙之谜。当恒星死亡并以超新星的形式爆发时,会在周围的等离子体中产生强大的激波,将宇宙射线或高能粒子喷射到宇宙中。激波就如同粒子加速器,可以使高能粒子的喷射速度达到接近光速的水平。然而,科学

北京工夫 6 月 16 日音讯,澳门金沙网址:在一项新钻研中,钻研职员在实验室里发明了微型的超新星激波,希望处理一个困扰科学家已久的宇宙之谜。

当恒星殒命并以超新星的情势发作时,会在四周的等离子体中产生强大的激波,将宇宙射线或高能粒子喷射到宇宙中。激波就好像粒子加速器,能够使高能粒子的喷射速率到达接近光速的程度。然而,科学家还没有完全体会激波是若何加速这些粒子的。

▲ 这张计算机模拟图片显示了在两个彼此远离的激波中磁场的湍流构造

美国能源部 SLAC 国家加速器实验室的资深科学家弗雷德里科 · 菲乌扎(Frederico Fiuza)向导了这项新钻研,他说:“这些(超新星)是引人入胜的体系,但因为它们间隔太远,很难停止钻研。”

因而,为了更好地钻研这些宇宙冲击波,科学家们起头尝试在地球上停止重现。钻研职员已经发明了一个超新星残骸的微型版本。“我们并不是要在实验室中制造超新星残骸,但我们能够从中体会更多关于天体物理激波的物理知识,并验证数据模型,”菲乌扎在声明中说道。

钱德拉 X 射线天文台拍摄的第谷超新星残骸图像,生动提醒了产生这个深空天体发作的动力学过程。该图片发布于 2014 年 7 月 22 日

菲乌扎和同事们致力于发明一种快速扩散的冲击波,能够模拟超新星发作后的激波。他们在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火安装工作,在那里,他们向碳薄片发射强大的激光,产生两个彼此对准的等离子体流。据介绍,当两个等离子体流碰撞时,它们 “在相似超新星遗迹激波的前提下”产生了一种冲击波。钻研职员使用光学和 X 射线手艺对该实验停止了不都雅察。

通过剖析实验室里制造出的微型超新星激波,钻研职员证实了这种激波可以将电子加速至接近光速。然而,这些电子若何到达如斯告诉依然是一个谜,这促使科学家转向计算机建模。钻研小组成员安娜 · 格拉希(Anna Grassi)说:“即使在实验中,我们也无法看到粒子若何取得能量的细节,更不消说在天体物理不都雅测中了,而这恰是模拟实验真正发挥作用的地方。”

现在,只管激波加速粒子的宇宙之谜依然未解,但格拉希创建的计算机模型提醒了一个可能的谜底。依照这些模型,格拉希提出,激波中的湍流电磁场彷佛能够将电子加速到所不都雅察到的极高速率。

钻研职员将继续钻研加速电子发出的 X 射线,并不停完满计算机模拟实验。除了这项工作中钻研的电子之外,未来的其他钻研还将波及同样在激波中喷射而出的带正电荷的质子。这项钻研的具体结果颁发在 6 月 8 日的《自然 - 物理》(Nature Physics)杂志上

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