 |
| © AFP 2020 / NASA/SOFIA/Lynette Cook |
Μία πρωτοποριακή νέα μέθοδο για τη δημιουργία εξαιρετικά ισχυρών μαγνητικών πεδίων ανακάλυψαν επιστήμονες.
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα, με τη συμμετοχή επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Οζάκα, το Εθνικό Ερευνητικό Πυρηνικό Πανεπιστήμιο της Ρωσίας «MEPhI», καθώς και από το Πανεπιστήμιο του Μπορντό, δημιούργησε πλάσμα που πιστεύεται ότι βρίσκεται κοντά σε μαύρες τρύπες.
Η ανάλυση των διαστημικών αντικειμένων μέσω ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι μία από τις πιο σημαντικές μεθόδους αστροφυσικής. Σύμφωνα με τους ερευνητές του MEPhI, οι δίσκοι προσαύξησης μιας μαύρης τρύπας (μια δομή που σχηματίζεται από διάχυτο υλικό το οποίο βρίσκεται σε φθίνουσα τροχιακή κίνηση γύρω από ένα κεντρικό φορέα και αποτελείται από ύλη που πέφτει στην τρύπα και θερμαίνεται σε κατάσταση πλάσματος) είναι μια από τις συμπαντικές πηγές ισχυρής ακτινοβολίας.
Η διεθνής ερευνητική ομάδα κατάφερε να αποκτήσει τεχνητά ένα μικρό όγκο πλάσματος με χαρακτηριστικά όμοια με αυτά που πιστεύεται ότι υπάρχει σε ένα δίσκο προσαύξησης μαύρης τρύπας.
«Η αστροφυσική θεωρείται από καιρό το πεδίο των παρατηρητών, καθώς είναι αρκετά δύσκολο να επηρεάσει τα φαινόμενα που μελετά και ακόμα δυσκολότερο να τα αναπαράγει. Το πείραμά μας είναι μοναδικό επειδή οι ιδιότητες του ληφθέντος πλάσματος δεν χρειάζεται να διαμορφοποιηθούν, καθώς αντιστοιχούν στις πραγματικές παραμέτρους του δίσκου προσαύξησης της μαύρης τρύπας των κλειστών δυαδικών συστημάτων τύπου Cygnus X-1», σημείωσε χαρακτηριστικά ο Philipp Korneev, αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Laser and Plasma Technologies of MEPhI.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, του οποίου η επαγωγή φτάνει τα αρκετές χιλιάδες Tesla, είναι ο ακρογωνιαίος λίθος στο σχηματισμό πηγών ακτινοβολίας αυτού του τύπου. Το πείραμα αποσκοπούσε στη δοκιμή μιας μεθόδου δημιουργίας τέτοιων μαγνητικών πεδίων στο πλάσμα, ενώ αναπτύχθηκε από κοινού από επιστήμονες του Ινστιτούτου «Laser and Plasma Technologies of MEPhI» και του εργαστηρίου CELIA στο Πανεπιστήμιο του Μπορντό.
«Το πείραμα έχει δείξει ότι η μέθοδος αυτή μάς επιτρέπει, όχι μόνο τη δημιουργία υπερ-υψηλών, σχεδόν στατικών, μαγνητικών πεδίων μεγέθους ρεκόρ, αλλά και την προσομοίωση της κατάστασης του πλάσματος που προκύπτει σε αυτά με υψηλή πυκνότητα ενεργειακής ύλης και ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, η οποία είναι και το ζητούμενο στα σύγχρονα εργαστήρια αστροφυσικής» συμπλήρωσε ο Philipp Korneev.
Η νέα μέθοδος για τη δημιουργία ισχυρών μαγνητικών πεδίων
Όπως σημειώνουν οι ερευνητές, η μέθοδος βασίζεται στο αποτέλεσμα ανάκλασης μιας ισχυρής ακτίνας λέιζερ κατά μήκος της σπειροειδούς εσωτερικής επιφάνειας του στόχου. Ένα τυλιγμένο κομμάτι λεπτού φύλλου με διάμετρο εκατοντάδων μικρόμετρων χρησιμοποιήθηκε ως στόχος. Ένας παλμός λέιζερ με ενέργεια περίπου 330 Joules και διάρκειας ενός picosecond απορροφήθηκε σχεδόν πλήρως στο κοίλο του στόχου, δημιουργώντας ένα σχετικιστικό πλάσμα και ένα μαγνητικό πεδίο με επαγωγή πάνω από 2.000 Tesla.
«Λόγω του γεγονότος ότι ένα αρκετά ισχυρό λέιζερ επικεντρώθηκε στο στόχο για τόσο σύντομο χρονικό διάστημα, μόνο 10-12 δευτερολέπτων, η παλμική ισχύς αποδείχθηκε περίπου 20 φορές υψηλότερη από την κατανάλωση ισχύος ολόκληρης της ενέργειας της Γης. Ως αποτέλεσμα, για αρκετά πικοδευτερόλεπτα, σχηματίστηκε πλάσμα, με θερμοκρασία δισεκατομμυρίων βαθμών, πυκνότητα 1018 σωματιδίων ανά κυβικό εκατοστό και παγωμένο μαγνητικό πεδίο άνω των 2.000 Tesla, το οποίο είναι συγκρίσιμο με τις ιδιότητες του πλάσματος στην ενεργή περιοχή των πηγών ακτίνων Χ» εξήγησε ο Philipp Korneev.
Ο προκύπτων όγκος ζεστού, εξαιρετικά μαγνητισμένου πλάσματος ήταν αρκετά μεγάλος για να έχει τα βασικά χαρακτηριστικά ενός πλήρους αστροφυσικού συστήματος, υπογράμμισαν χαρακτηριστικά οι επιστήμονες.
Σύμφωνα πάντα με τους ερευνητές, η γεωμετρία του πειράματος συνέβαλε σε αυτό: μέσα στον όγκο του πλάσματος, τα μαγνητικά πεδία κατευθύνθηκαν το ένα προς το άλλο έτσι ώστε ο εκμηδενισμός του μαγνητικού πεδίου να πραγματοποιηθεί στην περιοχή επαφής των αντίθετων μαγνητικών γραμμών, δημιουργώντας ροές σωματιδίων με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Όπως εξήγησαν οι επιστήμονες του MEPhI, η νέα μέθοδος για τη δημιουργία εξαιρετικά ισχυρών μαγνητικών πεδίων θα επιτρέψει τη βελτίωση του εξοπλισμού για τη δημιουργία κατευθυνόμενων σωματιδίων, καθιστώντας τα πιο ακριβή και ισχυρά. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται ευρέως στην πειραματική επιστήμη, την ιατρική και τα συστήματα ασφαλείας.
Στη διεθνή ερευνητική ομάδα συμμετείχαν επιστήμονες από την Ιαπωνία (Πανεπιστήμιο της Οζάκα), τη Γαλλία (Πανεπιστήμιο του Μπορντό), τη Γερμανία και τη Ρωσία. Το πείραμα, δε, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας την εγκατάσταση λέιζερ LFEX στο Ινστιτούτο Μηχανικής Λέιζερ του Πανεπιστημίου της Οζάκα, ενώ τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physical Review E journal.
0 Σχόλια