Это будет взрыв: будущие лазеры могут имитировать космические взрывы на Земле
Гамма-всплески - взрывы, длящиеся не более нескольких минут, но высвобождающие больше энергии, чем излучает Солнце за время своей жизни, - могут приходить на Землю через самые мощные в мире лазеры.
Воссоздать рождение гамма-всплеска (в масштабе, который не взорвет лабораторию) невозможно с современными технологиями, но группа исследователей говорит, что новые лазерные установки, которые появятся в сети в ближайшие несколько лет, будут иметь такую возможность , Эти объекты могут создавать пучки частиц, которые при столкновении будут создавать высокоэнергетические гамма-лучи посредством того же процесса, который происходит при звездных взрывах, слияниях черных дыр и других экстремальные условия в природе ,
«Это одни из самых энергичных событий во вселенной, поэтому мы хотели бы понять, что именно там происходит», - сказал Фредерико Фьюза, научный сотрудник Национальной лаборатории ускорителей SLAC и один из ведущих авторов нового исследования. [ 10 самых больших гамма-всплесков в космосе ]
Гамма-всплески могут длиться несколько миллисекунд или несколько минут, но за это время они излучают такие невероятные всплески энергии, которые можно увидеть по всей вселенной. Гамма-всплеск в 10 секунд будет излучать больше энергии, чем наше Солнце за 10 миллиардов лет.
«Энергия, связанная с гамма-всплеском, - это не то, что вы можете создать в лаборатории», - сказал Фьюза. «Но фундаментальная внутренняя физика гамма-всплеска - это то, что вы можете исследовать в лаборатории, если создадите правильные условия».
причина гамма-всплесков остается загадкой Доказательства пока указывают на энергетические события, такие как слияние черных дыр, сталкивающихся нейтронных звезд (свернутых звезд с невероятно высокой плотностью) или сверхновых звезд.
Фьюза сказал, что гамма-всплески - это не просто огненные взрывы. Большая часть света во вселенной создается с помощью процессов, которые включают тепло, например, горящий двигатель звезды. Но гамма-всплески, по-видимому, производятся в результате нетеплового процесса, который встречается крайне редко.
Гамма-всплеск (яркое пятно в круге справа) был получен с помощью прибора LAT телескопа гамма-луча Ферми. Слева: небо в течение 3-часового интервала до GRB 130427A. Справа: 3-часовая карта, заканчивающаяся через 30 минут после взрыва. Вскоре ученые смогут использовать лабораторные лазерные установки для исследования фундаментальной физики, стоящей за этими космическими взрывами.
(Изображение: © NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration)
В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Фьюза и коллеги утверждают, что лазерные установки следующего поколения могут создавать плотные струи частиц, которые могут сталкиваться, создавая ударные волны. Именно из этих ударных волн ученые считают, что вспыхивают невероятно энергичные гамма-лучи.
«Загадка здесь в том, как эти [частицы частиц] преобразуют свою энергию в высокоэнергетическое нетепловое излучение?» Фьюза сказал. «Мы знаем, что эти самолеты сформированы, и мы знаем, яркие, короткие вспышки гамма-лучей испускаются , Что их связывает?
Хуэй Чен, физик из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса и со-ведущий автор Fiuza в новой статье, уже создает эти струи частиц в лаборатории. Используя некоторые из самые мощные лазеры в мире она и ее коллеги стреляют лучами сфокусированного света на лист золотой фольги. В результате взаимодействия лазерного излучения с атомами золота образуются уникальные пары частиц: одна частица вещества (электрон) и одна частица антивещество (позитрон).
Пять лет назад Чен и ее коллеги установили рекорд по количеству антиматерии, производимой в лаборатории. Используя три лазерных оборудования мирового класса, они побили свой собственный рекорд почти на два порядка.
Чтобы воссоздать условия гамма-излучения в лаборатории, количество пар вещества / антивещества в струях должно быть невероятно высоким. Чен и Фьюза говорят, что современные лазерные установки не могут произвести такое количество пар, которое понадобилось бы для исследования физики гамма-всплесков. Но новое исследование является первым, чтобы показать, сколько антивещества может быть произведено на основе энергии лазера. И исследователи приходят к выводу, что установки, которые должны появиться в сети в ближайшие годы, такие как усовершенствованная радиографическая возможность (ARC) Национального центра зажигания, будут иметь правильную возможность доставлять гамма-лучи в лабораторию.
«Я думаю, что в этой статье была составлена дорожная карта, которая говорит, что да, если у нас будет это условие, мы сможем провести эксперимент с мини-гамма-всплеском в лаборатории», - сказал Чен.
«Для меня это просто увлекательно, потому что мы пытаемся использовать лазерный свет для создания вещества и антивещества», - сказал Чен. Она отмечает, что в лаборатории эта передача энергии является «огромным усилием», но в космосе, кажется, это происходит легко. В природе, приводящей к образованию гамма-всплесков, существует множество процессов, которые передают или преобразуют энергию от фотонов к веществу и наоборот, с легкостью, которой завидуют ученые на Земле. это было Знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc2, который показал, что энергия и масса связаны таким образом.
«Когда мы видим эти процессы [в космосе], мы понимаем, насколько гениально это уравнение», - сказал Чен.
Следуйте Калла Кофилд @callacofield , Подписывайтесь на нас @Spacedotcom , facebook а также Google+ , Оригинальная статья на Space.com ,
«Загадка здесь в том, как эти [частицы частиц] преобразуют свою энергию в высокоэнергетическое нетепловое излучение?«Мы знаем, что эти самолеты сформированы, и мы знаем, яркие, короткие вспышки гамма-лучей испускаются , Что их связывает?