Τι είδους πλάσμα μιλάμε;
Οι δίσκοι συσσώρευσης μαύρης τρύπας έχουν ληφθεί σε εργαστηριακές συνθήκες. Είναι σαν αυτό
Τέτοιοι δίσκοι εμφανίζονται επίσης γύρω από αστέριαστενά δυαδικά συστήματα, σε περιστρεφόμενους γαλαξίες και σε πρωτοπλανητικούς σχηματισμούς. Επιπλέον, μια παρόμοια ουσία εμφανίζεται στον μηχανισμό των εκρήξεων ακτίνων γάμμα που συνοδεύουν τη συγχώνευση αστεριών νετρονίων και την κατάρρευση των πυρήνων των σουπερνόβα και των υπερκαινοφανών.
Η συμπίεση της ύλης, καθώς και η απελευθέρωση θερμότητας ως αποτέλεσμα της τριβής των διαφορικά περιστρεφόμενων στρωμάτων, οδηγεί σε θέρμανση του δίσκου προσαύξησης.
Σχηματισμός δίσκου αύξησης γύρω από το πάλσαρ
Πώς εμφανίζεται μια ουσία φυσικά;
Έχουμε ήδη πει ότι το αέριο ρέει από έναστοιχείο του συστήματος σε άλλο, έχει σημαντική γωνιακή ορμή: εμφανίζεται λόγω τροχιακής κίνησης. Επομένως, τα σωματίδια αερίου δεν μπορούν να πέσουν ακτινωτά στο αστέρι. Αντ 'αυτού, κινούνται γύρω από τις τροχιές του Κέπλερ.
Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας δίσκος αερίου στον οποίοη κατανομή της ταχύτητας αντιστοιχεί στους νόμους του Κέπλερ. Σύμφωνα με αυτό, τα στρώματα που βρίσκονται πιο κοντά στο αστέρι θα έχουν υψηλότερες ταχύτητες. Ωστόσο, λόγω της τριβής μεταξύ των στρωμάτων του αερίου, οι ταχύτητες τους εξισώνονται και τα εσωτερικά στρώματα μεταφέρουν μέρος της γωνιακής τους ορμής προς τα έξω.
Ως αποτέλεσμα, τα εσωτερικά στρώματα πλησιάζουν το αστέρι και τελικά πέφτουν στην επιφάνειά του. Στην πραγματικότητα, οι τροχιές των μεμονωμένων σωματιδίων αερίου έχουν τη μορφή σπειρών που στρίβουν αργά.
Ακτινική μετατόπιση της ύλης στο δίσκο αύξησηςσυνοδεύεται από την απελευθέρωση της βαρυτικής ενέργειας, μέρος της οποίας μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (επιτάχυνση της κίνησης του αερίου όταν πλησιάζει ένα αστέρι), και το άλλο μέρος γίνεται θερμότητα και θερμαίνει την ύλη του δίσκου. Επομένως, ο δίσκος συσσώρευσης εκπέμπει θερμική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η κινητική ενέργεια του αερίου κατά τη σύγκρουση με την επιφάνεια του αστεριού μετατρέπεται επίσης σε θερμική ενέργεια και ακτινοβολείται.
Πώς δημιουργήθηκε η ουσία στο εργαστήριο;
Η κύρια ιδιότητα του σχηματισμού τέτοιωνΟι πηγές ακτίνων Χ θα είναι ισχυρή μαγνητική ακτινοβολία. Το μαγνητικό πεδίο και η επαγωγή του μπορεί να φτάσει αρκετές χιλιάδες Tesla, σύμφωνα με ερευνητές του Ινστιτούτου LaPlaz, του NRNU MEPhI και του εργαστηρίου CELIA του Πανεπιστημίου του Μπορντώ.
Η αστροφυσική θεωρείται από καιρό πεδίοπαρατηρητές, μιας και φαινόταν δύσκολο, για να το θέσω ήπια, να επηρεάσει τα φαινόμενα που μελετούσε ή ακόμα περισσότερο να τα αναπαράγει. Η μοναδικότητα του πειράματός μας είναι ότι οι παράμετροι του πλάσματος που προκύπτει δεν χρειάζεται να κλιμακωθούν· αντιστοιχούν στις πραγματικές παραμέτρους του πλάσματος κοντά στη μαύρη τρύπα κοντινών δυαδικών συστημάτων όπως το Cygnus X-1.
Philipp Korneev, Αναπληρωτής Καθηγητής, Ινστιτούτο Τεχνολογιών Λέιζερ και Πλάσματος, Εθνικό Ερευνητικό Πυρηνικό Πανεπιστήμιο MEPhI
Η ουσία της μεθόδου είναι το φαινόμενο ανάκλασηςμια ισχυρή δέσμη λέιζερ κατά μήκος της σπειροειδούς εσωτερικής επιφάνειας του στόχου. Ο στόχος γίνεται ένα τυλιγμένο κομμάτι φύλλου, το μέγεθος του οποίου είναι αρκετές εκατοντάδες μικρά.
Η δέσμη λέιζερ αποδίδει 330 Joules ενέργειαςδιάρκεια ενός picosecond. Έτσι, απορροφάται σχεδόν πλήρως στην κοιλότητα στόχου, δημιουργώντας ένα σχετικιστικό πλάσμα μέσα και ένα μαγνητικό πεδίο με επαγωγή άνω των 2 χιλιάδων Tesla.
Σύμφωνα με τον Kornev, λόγω του γεγονότος ότι είναι τόσο ισχυρότο λέιζερ κατευθύνθηκε σε έναν σχετικά μικρό στόχο για 10–12 δευτερόλεπτα και η ισχύς του παλμού αποδείχθηκε ότι ήταν περίπου 20 φορές μεγαλύτερη από την κατανάλωση ενέργειας ολόκληρου του ενεργειακού τομέα της Γης.
Μετά από αυτό, στον τόμο στόχο για πολλάpicoseconds, σχηματίστηκε ύλη με θερμοκρασία δισεκατομμυρίων βαθμών, πυκνότητα 1018 σωματιδίων ανά cm3 και παγωμένο μαγνητικό πεδίο άνω των 2.000 Tesla. Αυτές οι παράμετροι μπορούν να ανιχνευθούν στο πλάσμα στην ενεργό περιοχή των πηγών ακτίνων Χ
Σύμφωνα με το κείμενο της μελέτης, ο όγκος της πυρακτώσεωςη μαγνητισμένη ύλη ήταν αρκετή για να κατέχει τα βασικά χαρακτηριστικά του κοσμικού πρωτοτύπου της. Αυτό διευκολύνθηκε επίσης από τις πειραματικές συνθήκες, ειδικότερα, από το γεγονός ότι μέσα στον όγκο του πλάσματος τα μαγνητικά πεδία κατευθύνθηκαν το ένα προς το άλλο κατά τέτοιο τρόπο ώστε στην περιοχή επαφής των αντίθετων μαγνητικών γραμμών, να συμβεί η εξόντωση του μαγνητικού πεδίου, οδηγώντας στην εμφάνιση ροών σωματιδίων με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Τι τώρα;
Η εμπειρία έχει δείξει ότι η ανεπτυγμένηαπό μια διεθνή ομάδα, η τεχνική μπορεί να δημιουργήσει όχι μόνο οιονεί στάσιμα μαγνητικά πεδία μεγέθους ρεκόρ, αλλά και να προσομοιώσει την κατάσταση του πλάσματος που αναδύεται σε αυτά με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ύλης και ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας. Σε αυτό το στάδιο, αυτό έχει μεγάλη ζήτηση στην εργαστηριακή αστροφυσική.
Αυτή η εμπειρία, σύμφωνα με τη διεθνή ομάδα, θα γίνειμια βάση για τη βελτίωση της τεχνικής που δημιουργεί κατευθυνόμενες δέσμες σωματιδίων: καθιστώντας τις πιο αποτελεσματικές και ισχυρές. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται ενεργά στην πειραματική επιστήμη, την ιατρική και τα συστήματα ασφαλείας.
Διαβάστε επίσης
Στην απειλητική Γη ο αστεροειδής Apophis παρατήρησε ένα επικίνδυνο φαινόμενο. Τι συμβαίνει?
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν γιατί τα παιδιά είναι οι πιο επικίνδυνοι φορείς του COVID-19
Αυτό που ανακάλυψε η Parker Solar Probe όταν πέταξε όσο πιο κοντά στον Ήλιο ήταν δυνατόν