22:22 2022-05-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Dezvăluirea unui proces exploziv uimitor care are loc în tot universul
_ Dezvăluirea unui proces exploziv uluitor care are loc în tot universul
Rafalele radio rapide misterioase eliberează la fel de multă energie într-o secundă cât se revarsă Soarele într-un an și sunt printre cele mai derutante fenomene din univers. Acum, cercetătorii de la Universitatea Princeton, Laboratorul de Fizică a Plasmei Princeton (PPPL) al Departamentului de Energie al Statelor Unite (DOE) și Laboratorul național de accelerație SLAC au simulat și propus un experiment rentabil pentru a produce și observa etapele incipiente ale acestui proces într-un fel o dată. Se crede că este imposibil cu tehnologia existentă.
Producând exploziile extraordinare în spațiu sunt corpuri cerești, cum ar fi neutroni, sau stele prăbușite, numite magnetare (magnet + stea) închise în câmpuri magnetice extreme. Aceste câmpuri sunt atât de puternice încât transformă vidul din spațiu într-o plasmă exotică compusă din materie și antimaterie sub formă de perechi de electroni încărcați negativ și pozitroni încărcați pozitiv, conform teoriei electrodinamice cuantice (QED). Se crede că emisiile de la aceste perechi sunt responsabile pentru exploziile radio puternice rapide.
Plama perechi
Plama materie-antimaterie, numită „plasmă pereche”, este în contrast cu cea obișnuită. plasmă care alimentează reacțiile de fuziune și reprezintă 99% din universul vizibil. Această plasmă constă din materie numai sub formă de electroni și nuclee atomice cu masă mult mai mare sau ioni. Plasmele electron-pozitroni sunt compuse din particule de masă egală, dar încărcate opus, care sunt supuse anihilării și creării. Astfel de plasme pot prezenta un comportament colectiv destul de diferit.
„Simularea noastră de laborator este un analog la scară mică al unui mediu magnetar”, a spus fizicianul Kenan Qu de la Departamentul de Științe Astrofizice din Princeton. „Acest lucru ne permite să analizăm plasmele de perechi QED”, a spus Qu, primul autor al unui studiu prezentat în Physics of Plasmas ca Scilight, sau evidențiere a științei, și, de asemenea, primul autor al unei lucrări în Physical Review Letters pe care lucrarea de față se extinde.
„În loc să simulăm un câmp magnetic puternic, folosim un laser puternic”, a spus Qu. „Transformă energia în plasmă pereche prin ceea ce se numesc cascade QED. Plasma pereche schimbă apoi pulsul laser la o frecvență mai mare”, a spus el. „Rezultatul interesant demonstrează perspectivele de creare și observare a perechilor de plasmă QED în laboratoare și de a permite experimente pentru a verifica teoriile despre exploziile radio rapide.”
Plame de perechi produse în laborator au fost create anterior, a remarcat fizicianul Nat Fisch, un profesor de științe astrofizice la Universitatea Princeton și director asociat pentru afaceri academice la PPPL, care servește ca investigator principal pentru această cercetare. „Și credem că știm ce legi guvernează comportamentul lor colectiv”, a spus Fisch. „Dar până când nu producem efectiv o pereche de plasmă în laborator care prezintă fenomene colective pe care le putem sonda, nu putem fi absolut siguri de asta.
Comportamentul colectiv
„Problema este că comportamentul colectiv în plasme perechi este notoriu greu de observat", a adăugat el. „Astfel, un pas major pentru noi a fost să ne gândim la aceasta ca la o problemă comună de producție-observare, recunoscând că o metodă excelentă de observare relaxează condițiile asupra a ceea ce trebuie să fie produs și, la rândul său, ne conduce la o facilitate de utilizator mai practicabilă.”
Simularea unică pe care o propune lucrarea creează plasmă de perechi QED de înaltă densitate prin ciocnirea laserului cu un fascicul dens de electroni care se deplasează aproape de viteza luminii. Această abordare este eficientă din punct de vedere al costurilor în comparație cu metoda propusă în mod obișnuit de ciocnire a laserelor ultra-puternice pentru a produce cascade QED.Abordarea încetinește, de asemenea, mișcarea particulelor de plasmă, permițând astfel efecte colective mai puternice.
„Niciun laser nu este suficient de puternic pentru a realiza asta astăzi, iar construirea lor ar putea costa miliarde de dolari”, a spus Qu. „Abordarea noastră sprijină puternic utilizarea unui accelerator al fasciculului de electroni și a unui laser moderat puternic pentru a obține plasmă pereche QED. Implicația studiului nostru este că sprijinirea acestei abordări ar putea economisi mulți bani.”
În prezent sunt în curs de pregătire. pentru testarea simulării cu o nouă rundă de experimente cu laser și electroni la SLAC. „Într-un fel, ceea ce facem aici este punctul de plecare al cascadei care produce explozii radio”, a spus Sebastian Meuren, cercetător SLAC și fost cercetător postdoctoral la Universitatea Princeton, care a fost coautor al celor două lucrări împreună cu Qu și Fisch.
Experiment în evoluție
„Dacă am putea observa ceva ca o explozie radio în laborator, ar fi extrem de interesant”, a spus Meuren. „Dar prima parte este doar să observăm împrăștierea fasciculelor de electroni și, odată ce facem asta, vom îmbunătăți intensitatea laserului pentru a ajunge la densități mai mari pentru a vedea efectiv perechile electron-pozitron. Ideea este că experimentul nostru va evolua peste tot. în următorii doi ani și ceva.”
Obiectivul general al acestei cercetări este înțelegerea modului în care corpurile precum magnetarii creează plasmă pereche și ce fizică nouă este asociată cu exploziile radio rapide, a spus Qu. „Acestea sunt întrebările centrale care ne interesează.”
Comentarii:
Adauga Comentariu