امواج شوک ایجاد شده در آزمایشگاه تقلید ابرنواختر شتابدهنده ذرات

زمانی که ستاره منفجر شدن به عنوان supernovas آنها تولید شوک امواج در پلاسما در اطراف آنها. چنان قدرتمند هستند این امواج شوک آنها می توانند به عنوان شتاب دهنده ذرات است که انفجار جریان از ذرات به نام کيهانی را به جهان نزدیک به سرعت نور است. هنوز دقیقا چگونه آنها را که باقی مانده است چیزی از رمز و راز است.

در حال حاضر دانشمندان از ابداع یک روش جدید برای بررسی عملکرد داخلی اختر فیزیک امواج شوک با ایجاد یک مدرج به پایین نسخه از شوک در آزمایشگاه است. آنها دریافتند که اختر فیزیک شوک توسعه تلاطم در مقیاسهای کوچک — مقیاس است که می تواند دیده نمی شود توسط مشاهدات نجومی — کمک می کند که لگد زدن الکترون ها به سمت موج شوک قبل از آنها را افزایش داد تا خود را نهایی سرعت باور نکردنی.

“این شگفت انگیز سیستم اما از آنجا که آنها بسیار دور آن را سخت به آنها را مطالعه گفت:” Frederico Fiuza ارشد کارکنان دانشمند در بخش انرژی را SLAC National Accelerator Laboratory که رهبری این مطالعه جدید. “ما در حال تلاش نیست که به بقایای ابرنواختر در آزمایشگاه, اما ما می توانید اطلاعات بیشتر در مورد فیزیک اختر فیزیک شوک وجود دارد و اعتبار مدل.”

تزریق مشکل

اختر فیزیک امواج شوک در اطراف supernovas بر خلاف تکان و صوتی کوپن که فرم در مقابل جت های مافوق صوت. تفاوت در این است که هنگامی که یک ستاره منفجر کردن آن را به شکل آنچه فیزیکدانان تماس collisionless شوک در اطراف گاز از یون و الکترون آزاد یا پلاسما. به جای در حال اجرا به هر یک از دیگر به عنوان مولکولهای هوا خواهد فردی الکترون ها و یون ها مجبور هستند در این راه و با شدید میدانهای الکترومغناطیسی در پلاسما. در این فرآیند محققان کار می کرد ابرنواختر باقی مانده شوک تولید قوی الکترومغناطیسی که گزاف گویی ذرات در سراسر شوک چندین بار و سرعت بخشیدن به آنها را به سرعت.

هنوز یک مشکل وجود دارد. ذرات در حال حاضر به حرکت بسیار سریع قادر به عبور از شوک در وهله اول هیچ کس مطمئن شوید که چه می شود ذرات به سرعت. راه آشکار برای رسیدگی به این مسئله شناخته شده به عنوان تزریق مشکل خواهد بود به مطالعه supernovas و دیدن آنچه که در محیط اطراف آنها را تا هستند. اما حتی با نزدیک ترین supernovas هزاران سال نوری دور آن را غیر ممکن است به سادگی به نقطه یک تلسکوپ در آنها و دریافت جزئیات به اندازه کافی به درک چه خبر است.

خوشبختانه Fiuza او همکار فوق دکترا آنا Grassi و همکاران به حال یکی دیگر از ایده: آنها می خواهم سعی کنید به تقلید از موج شوک شرایط از بقایای ابرنواختر در آزمایشگاه چیزی Grassi کامپیوتر مدل نشان داد می تواند امکان پذیر است.

بیشتر به طور قابل توجهی این تیم خواهد نیاز به ایجاد سریع منتشر موج شوک که می تواند تقلید ابرنواختر باقی مانده شوک. آنها همچنین نیاز به نشان می دهد که چگالی و دمای پلاسما افزایش یافته و در راه سازگار با مدل های از این شوک-و البته آنها می خواستند به درک اگر موج شوک خواهد شلیک کردن الکترون ها در سرعت های بسیار بالا.

اشتعال یک موج شوک

برای رسیدن به چیزی که می خواهم این تیم رفت و به ملی احتراق تسهیلات وزارت نیرو کاربر تسهیلات در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور. وجود محققان شات برخی از جهان قوی ترین لیزر در یک جفت از کربن ورق ایجاد یک جفت از پلاسما جریان رهبری مستقیما به هر یک از دیگر. زمانی که جریان ملاقات نوری و X-ray مشاهدات نشان داد تمام ویژگی های تیم دنبال شد بدین معنی که تا به حال تولید شده در آزمایشگاه یک موج شوک در شرایط شبیه به یک ابرنواختر باقی مانده شوک.

از همه مهمتر, آنها دریافتند که زمانی که شوک تشکیل شد آن را در واقع قادر به شتاب الکترون نزدیک به سرعت نور است. آنها مشاهده شده حداکثر سرعت الکترون است که سازگار با شتاب از آنها انتظار می رود بر اساس اندازه گیری شوک خواص. اما میکروسکوپی جزئیات چگونگی این الکترون ها رسیده این سرعت های بالا باقی مانده مشخص نیست.

خوشبختانه این مدل می تواند کمک به نشان می دهد برخی از نکات ریز و اولین بوده محک در برابر داده های تجربی. “ما نمی توانیم دیدن جزئیات چگونه ذرات انرژی خود را حتی در آزمایش اجازه دهید به تنهایی در اختر فیزیک مشاهدات و این جایی است که شبیه سازی واقعا به بازی می آیند” Grassi گفت.

در واقع این مدل کامپیوتری نشان داد چه ممکن است یک راه حل برای الکترون تزریق مشکل است. آشفته میدانهای الکترومغناطیسی درون موج شوک خود را به نظر می رسد قادر به افزایش الکترون به سرعت به نقطه ای که در آن ذرات می تواند فرار از موج شوک و عبور دوباره برای به دست آوردن حتی سرعت بیشتر Fiuza گفت. در واقع ساز و کاری است که می شود ذرات رفتن سریع به اندازه کافی برای عبور از موج شوک به نظر می رسد نسبتا شبیه به آنچه که اتفاق می افتد زمانی که موج شوک می شود ذرات تا فصل سرعت فقط در یک مقیاس کوچکتر.

به سوی آینده

سوال باقی می ماند و در آینده آزمایش محققان انجام خواهد شد اندازه گیری دقیق از اشعه ایکس ساطع شده توسط الکترون لحظه ای آنها شتاب به بررسی چگونگی الکترون انرژی متفاوت با فاصله از موج شوک. که Fiuza گفت: بیشتر خواهد شد محدود خود را در کامپیوتر شبیه سازی و کمک به آنها در توسعه و حتی بهتر مدل است. و شاید مهمتر از آنها را نیز نگاه پروتون نه تنها الکترون ها از کار اخراج شده توسط موج شوک داده که تیم امید را نشان می دهد بیشتر در مورد عملکرد داخلی از این اختر فیزیک شتابدهنده ذرات.

به طور کلی این یافته ها می تواند کمک به محققان فراتر از محدودیت های فصل مشاهدات یا فضاپیما بر اساس مشاهدات بسیار تامر شوک در سیستم خورشیدی ما است. “این کار باز می شود تا یک راه جدید برای مطالعه فیزیک ابرنواختر باقی مانده شوک در آزمایشگاه” Fiuza گفت.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de