Physiker haben herausgefunden, dass Protonen wie Surfer auf Wellen durch den Weltraum reisen

Ein neues Laborexperiment legt nahe, dass Protonen Energie gewinnen können, indem sie sich entlang von Schockwellen fortbewegen

Wellen im Weltraum, wie Surfer auf den Wellen.Doch die Geschwindigkeit der Protonen erhöht sich nicht durch Meereswellen, sondern durch Stoßwellen im Plasma, einem Gemisch elektrisch geladener Teilchen. Solche Stoßwellen sind Störungen, die einem Überschallknall ähneln. Sie zeichnen sich durch einen starken Anstieg von Dichte, Temperatur und Druck aus.

Die Studienautoren sind zuversichtlich, dass das Experimentwird Ihnen helfen, das Verhalten einiger der hochenergetischen Teilchen, die den Weltraum durchdringen, besser zu verstehen. Stoßwellen im Weltraum sollen geladene Teilchen in Bewegung setzen. Aber es ist noch nicht ganz klar, wie sie Energie gewinnen.

In einem Experiment, das bestimmte simulierteProtonen erreichten durch kosmische Stoßwellen Energien von bis zu 80.000 Elektronenvolt, berichten Wissenschaftler in einem Artikel für Nature Physics. Im Weltraum treten ähnliche Stoßwellen dort auf, wo der Ausfluss geladener Teilchen von der Sonne beispielsweise auf das Erdmagnetfeld trifft, und auch dort, wo sie sich stark verlangsamen, wenn sie sich dem Rand des Sonnensystems nähern.

Wissenschaftler haben leistungsstarke Laser verwendet, umdie Physik solcher kosmischer Stoßwellen in kleinerem Maßstab nachzubilden. Im Experiment verdampfte ein Laserstrahl das Ziel und schickte eine Plasmaexplosion, die in eine Wolke aus Wasserstoffgas stürzte. Wie die Messungen zeigten, bildete sich beim Durchströmen des Plasmas eine Stoßwelle und die Protonen aus dem Gas wurden beschleunigt.

Physiker haben vorhergesagt, dass Protonen beschleunigt werden könnenmit Hilfe eines Prozesses, der in Gegenwart eines Magnetfeldes abläuft. Das Teilchen wird durch das elektrische Feld der Stoßwelle gedrückt und das Magnetfeld hilft ihm, „auf Kurs zu bleiben“. Wenn ein Teilchen der Stoßwelle entkommt, verdreht das Magnetfeld seine Flugbahn, um es zur Welle zurückzuführen. Dadurch kann sich das Proton wieder entlang seiner Oberfläche bewegen.

Wissenschaftler haben eine Computersimulation des Experiments durchgeführt. Der Vergleich von künstlich erzeugten und realen Daten legt nahe, dass sich die Protonen genau entlang der Stoßwelle bewegten.

Lesen Weiter

Ein Superkondensator von der Größe eines Staubkorns ist aufgetaucht: Er ist 3000-mal kleiner als seine Analoga

Tyrannosaurus Rex hatte neuronale Sensoren in den Zähnen, um Beute zu erkennen

Das uralte Geheimnis um die Quelle der kosmischen Strahlung in der Milchstraße wurde enthüllt