ПОСЛЕЗАВТРА
Релятивистскую плазму впервые воспроизвели в лаборатории
Международная команда ученых разработала способ экспериментального воспроизведения релятивистской плазмы — особого вида плазмы из электрон-позитронных пар, возникающая в магнитосферах черных дыр и нейтронных звезд. Несмотря на широкое распространение такой плазмы в космосе, ее воспроизведение в лабораторных условиях на Земле до недавнего времени было сопряжено с серьезными трудностями. Теперь ученым впервые удалось экспериментально получить высокоплотные пучки релятивистской плазмы путем создания на два-три порядка больше электрон-позитронных пар, чем удавалось ранее.
Научный эксперимент проводился на Протонном суперсинхротроне (SPS) в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Швейцарии, в ходе которого ученым удалось сверхплотные пучки плазмы из квазинейтральных электрон-позитронных пар с использованием свыше 100 млрд. протонов. Кинетическая энергия каждого протона в 440 раз превышает его энергию покоя. Столь высокий импульс означает, что при столкновении с атомом происходит высвобождение кварков и глюонов, которые моментально рекомбинируются, образуя, помимо прочего, и электрон-позитронные пары. Таким образом пучки плазмы, созданные на ускорителе частиц в ЦЕРН, имели достаточно частиц для того, чтобы вести себя подобно настоящей космической плазме. Исследователи также разработали способы изменения эмиттанса плазмы, что позволило производить контролируемые исследования плазменных взаимодействий в масштабных аналогах астрофизических систем.
«Это открывает совершенно новые горизонты в лабораторной астрофизике, позволяя экспериментально исследовать микрофизику гамма-всплесков или блазарных струй», — считает ведущий автор исследования, физик Оксфордского университета Чарльз Арроусмит.
В исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Communications, приняли участие Рочестерский университет (США), Ливерморская национальная лаборатория (США), Оксфордский университет (Великобритания), Лаборатория Резерфорда — Эплтона (Великобритания), Университет Стратклайда (Шотландия), британский центр ядерного оружия AWE, Институт ядерной физики им. Макса Планка (Германия) и ряд других научных организаций.