Когда вы смотрите в ночное небо, большая часть того, что вы видите, - это плазма, густая смесь сверхгорячих атомных частиц. Для изучения плазмы в звездах и различных формах в космическом пространстве требуется телескоп, но ученые могут воссоздать ее в лаборатории, чтобы изучить ее более внимательно.
Теперь команда ученых во главе с физиками Ланом Гао из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE) и Эдисоном Лянгом из Университета Райса впервые создала особую форму когерентной и намагниченной плазменной струи, которая может углубить понимание работы многихболее крупные струи, которые исходят от новорожденных звезд и, возможно, черных дыр - звездных объектов, настолько массивных, что они улавливают свет и деформируют пространство и время.
"Сейчас мы создаем стабильные, сверхзвуковые и сильно намагниченные плазменные струи в лаборатории, которые могут позволить нам изучать астрофизические объекты, удаленные на многие световые годы", - сказал астрофизик Лян, соавтор статьи, сообщающей о результатах в Astrophysical Journal Letters.
Команда создала струи, используя лазерную установку OMEGA в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) Университета Рочестера. Исследователи направили 20 отдельных лазерных лучей OMEGA в область в форме кольца на пластиковой мишени. Каждый лазер создавал крошечный сгусток плазмы; когда сгустки расширялись, они оказывали давление на внутреннюю область кольца. Затем это давление выдавило плазменную струю длиной более четырех миллиметров и создало магнитное поле силой более 100 тесла.
"Это первый шаг в изучении плазменных струй в лаборатории", - сказал Гао, который был основным автором статьи. "Я взволнован, потому что мы не только создали струю. Мы также успешно использовали передовую диагностику на OMEGA, чтобы подтвердить образование струи и охарактеризовать ее свойства".
Диагностические инструменты, разработанные командами из LLE и Массачусетского технологического института (MIT), измерили плотность, температуру, длину струи, то, насколько хорошо она держалась вместе, когда росла в пространстве, и форму магнитного поля вокруг нее. Измерения помогают ученым определить, как лабораторные явления сравниваются со струями в космическом пространстве. Они также обеспечивают базовую линию, с которой ученые могут поработать, чтобы наблюдать, как ведет себя плазма в различных условиях.
"Это новаторское исследование, потому что ни одна другая команда не успешно запустила сверхзвуковую струю с узким лучом, которая несет такое сильное магнитное поле, распространяющееся на значительные расстояния", - сказал Лян. "Впервые ученые продемонстрировали, что магнитное поле не просто обтекает струю, но и распространяется параллельно оси струи", - сказал он.
Исследователи надеются расширить свои исследования с помощью более крупных лазерных установок и исследовать другие типы явлений. "Следующий шаг заключается в том, чтобы выяснить, может ли внешнее магнитное поле сделать струю длиннее и более коллимированной", - сказал Гао.
"Мы также хотели бы повторить эксперимент, используя Национальную установку зажигания в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, которая имеет 192 лазерных луча, половина из которых может быть использована для создания нашего плазменного кольца. Она имела бы больший радиус и, следовательно, производила бы более длинную струю, чем та, которая создается с помощью OMEGA. Этот процесс поможет нам выяснить, при каких условиях плазменная струя является самой сильной".
{module id="96#Сохраните материал в вашей социальной сети, чтобы легко найти его:" showtitle="true"}
{module id="103#Ответы на домашние задания:" showtitle="true"}