为什么超新星爆破时,能将粒子加快到挨近光速

来源:未知     阅读: 次    日期:2020-06-10 10:15
   
当恒星以超新星的方法爆破时,会在周围的等离子体中发作冲击波。这些冲击波如此强壮,它们可以充任粒子加快器,以挨近光速的速度将粒子流(世界射线)喷发到世界中,可是是怎么做到这一点的,依然是一个谜。现在,科学家们现已规划出一种新办法,可以研讨天体物理冲击波的内部作业原理,办法是在试验室中创立一个缩小版别的冲击波。
 
 
研讨发现,天体物理冲击在十分小的标准上发展出湍流(地理观测无法看到的标准)在电子被提升到终究令人难以置信的速度之前,这有助于将电子踢向冲击波。领导这项新研讨的能源部SLAC国家加快器试验室高档职工科学家弗雷德里科·菲乌扎(Frederico Fiuza)说:这些体系很吸引人,但由于它们离咱们太远,很难对其进行研讨,不能在试验室里制作超新星残骸,但可以在那里了解更多天体物理冲击的物理常识,并验证模型。
 
喷发注入问题
 
超新星周围的天体物理冲击波与超音速喷气式飞机前方构成的冲击波和音爆没什么不同。三牛账号注册不同的是,当一颗恒星爆破时,它在周围的离子和自由电子气体或等离子体中构成了物理学家所说的无磕碰冲击波。与空气分子不同的是,单个电子和离子遭到等离子体内激烈电磁场这样和那样的逼迫。在这样的一个过程中,研讨人员现已计算出,超新星残骸激波会发作强壮的电磁场,使带电粒子屡次在激波中反弹,并将它们加快到极高的速度。
 
 
可是,这其间存在一个问题,粒子首要有必要以适当快的速度移动才干穿过冲击波,并且没有人确认是什么让粒子加快。要处理这样的一个问题,即所谓的喷发问题,最显着的办法是研讨超新星,看看它们周围的等离子体在做什么。可是,即便是间隔最近的超新星也在数千光年之外,要简略地用望远镜对准它们并取得满足的细节来了解正在发作的作业是不或许的。走运的是,研讨人员有另一个主意:企图模仿试验室中超新星残骸的冲击波条件。
 
 
最重要的是,研讨小组需求发明一种快速、弥散的冲击波,以模仿超新星残馀冲击波。还需求证明等离子体的密度和温度以与这些冲击模型共同的方法添加,当然也想知道冲击波是否会以十分高的速度发射电子。为了完成这样的方针,研讨小组前往国家焚烧设备,这是美国能源部在劳伦斯·利弗莫尔国家试验室的一个用户设备。在那里,研讨人员将一些世界上最强壮的激光发射到一对碳片上,发作了一对直接对准互相的等离子体流。
 
“燃点”冲击波
 
当气流相遇时,光学和X射线观测提醒了团队正在寻觅的一切特征,这在某种程度上预示着在试验室中发作了类似于超新星剩余冲击波的冲击波。三牛注册最重要的是,研讨发现,当冲击波构成时,它的确可以将电子加快到挨近光速。观测到的最大电子速度与依据丈量的冲击波特性预期加快度共同。可是,这些电子怎么到达如此高速的微观细节仍不清楚。走运的是,这些模型可以在必定程度上协助提醒一些纤细之处,由于它们首要是依据试验数据进行基准测验的。
 
 
即便在试验中,也看不到粒子怎么取得能量的细节,更不用说在天体物理观测中了,这才是模仿真实发挥作用的当地。事实上,计算机模型提醒了电子注入问题的或许处理方案,冲击波自身内的湍流电磁场,好像可以将电子速度提高到粒子可以逃离冲击波并再次穿越以取得更高速度的程度。事实上,让粒子以满足快的速度,穿过冲击波的机制好像与冲击波使粒子到达地理数字速度时发作的作业十分类似,仅仅规划较小。
 
未来的研讨
 
可是,问题依然存在,在未来的试验中,研讨人员将对电子加快时宣布的X射线进行具体丈量,以研讨电子能量怎么跟着间隔冲击波的间隔而改变。这将进一步约束计算机模仿,三牛平台并协助开宣布更好的模型。或许最重要的是,还将研讨由冲击波发射的质子,而不单单是电子,研讨小组期望这些数据能提醒更多关于这些天体物理粒子加快器的内部作业原理。更广泛地说,这些发现可以在必定程度上协助研讨人员逾越地理观测,也为在试验室研讨超新星残馀激波的物理学拓荒了一条新途径。
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