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[涨姿势] 实验室首个“等离子火球”创造了研究宇宙喷流的方法

作者:精品下载站 日期:2024-12-13 17:27:48 浏览:14 分类:涨姿势

实验室首个“等离子火球”创造了研究宇宙喷流的方法


物质和反物质的喷流可以模仿极端事件在太空中产生的情况。

[涨姿势] 实验室首个“等离子火球”创造了研究宇宙喷流的方法

我们无法在实验室中制造这些喷气式飞机,但我们已经找到了下一个最好的东西。

图片来源:NASA/JPL-Caltech

等离子射流由多种天体物理来源产生。物体越极端,这些喷射流的移动速度就越快。远距离研究它们提供了很多见解,但如果我们可以在实验室中创建它们,我们就会对它们有更多了解。现在,科学家们通过制造等离子火球,离这个目标更近了一步。

以前的实验室类似物的问题之一是,它们在等离子体中根本没有足够的粒子来开始看到波状行为。国际团队能够产生包含 10 万亿电子-正电子对的高密度等离子体束。

“实验室生成由物质、反物质和光子组成的等离子体‘火球’是高能量密度科学前沿的一个研究目标,”牛津大学物理系的主要作者查尔斯·阿罗史密斯(Charles Arrowsmith)说。在一份声明中。 “但是,产生足够多数量的正负电子对的实验困难,到目前为止,限制了我们对纯理论研究的理解。 ”

这些火球是使用瑞士日内瓦欧洲核研究组织(CERN)的超级质子同步加速器(SPS)加速器产生的。在 SPS 加速器内,加速的高能质子撞击原子目标。这次碰撞产生了夸克-胶子等离子体,物质(电子)及其反物质对应物(正电子)从中出现。

这种发射本身就很有趣,但研究小组希望它能帮助人们理解宇宙中产生的一些最引人注目的喷流,例如超新星、中子星碰撞和超大质量黑洞释放的喷流。该团队能够修改物质和反物质束的发射方式;这种控制使他们能够进行研究并使等离子体更像其天体物理学对应物。

阿罗史密斯继续说道:“这为实验室天体物理学开辟了一个全新的领域,使得通过实验探测伽马射线爆发或活跃星系核喷流的微观物理成为可能。”

该实验的首席研究员 Gianluca Gregori 教授解释说:“卫星和地面望远镜无法解析遥远伽马射线爆发和活动星系核流出的最小细节,到目前为止我们只能依靠数值模拟。这种新方法现在将使我们能够测试复杂理论计算的预测,例如验证宇宙火球如何与恒星之间存在的星际等离子体相互作用。 ”

该研究发表在《自然通讯》上。

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