Visa вбудовує відбиток пальця в свої платіжні системи
19 Січня , 2018
Нові електронні пристрої, атомристори, забезпечать роботу нейроморфних комп’ютерів на частотах близько 50 ГГц
19 Січня , 2018

Вчені створили гамма випромінювання в лабораторії

Гамма-променеві сплески, потужні спалахи світла, — це найяскравіші події в нашій Всесвіту, які тривають не довше кількох секунд або хвилин. Деякі настільки яскраві, що їх можна спостерігати неозброєним оком, ніби сплеску GRB 080319B, виявленого місією NASA Swift GRB Explorer 19 березня 2008 року. Але, незважаючи на їх інтенсивність, вчені не знають причину появи гамма-сплесків. Деякі люди взагалі вважають, що це послання інопланетних цивілізацій. І ось вченим вдалося створити міні-версію гамма-сплеску в лабораторії, відкривши абсолютно новий спосіб дослідження їх властивостей. Результати були опубліковані в Physical Review Letters. Одна з причин виникнення гамма-сплесків полягає в тому, що вони якимось чином народжуються в процесі викиду джетів частинок, створюваних масивними астрофизическими об'єктами, такими як чорні діри. Це робить гамма-сплески надзвичайно цікавими для астрофізиків. Їх докладне дослідження може розкрити ключові властивості чорних дір, в яких ці спалахи народжують..

Гамма-променеві сплески, потужні спалахи світла, — це найяскравіші події в нашому Всесвіті, які тривають не довше кількох секунд або хвилин. Деякі настільки яскраві, що їх можна спостерігати неозброєним оком, наприклад сплеск GRB 080319B, виявлений місією NASA Swift GRB Explorer 19 березня 2008 року.

Але, незважаючи на їх інтенсивність, вчені не знають причину появи гамма-сплесків. Деякі люди взагалі вважають, що це послання інопланетних цивілізацій. І ось вченим вдалося створити міні-версію гамма-сплеску в лабораторії, відкривши абсолютно новий спосіб дослідження їх властивостей. Результати були опубліковані в Physical Review Letters.

Одна з причин виникнення гамма-сплесків полягає в тому, що вони якимось чином народжуються в процесі викиду джетів частинок, створюваних масивними астрофізичними об’єктами, такими як чорні діри. Це робить гамма-сплески надзвичайно цікавими для астрофізиків. Їх докладне дослідження може розкрити ключові властивості чорних дір, в яких ці спалахи народжуються.

Промені, що випускаються чорними дірами, в основному складаються з електронів та їх «антиматеріальних» компаньйонів — позитронів. У всіх частинок є антиречовини, які ідентичні їм у всьому, за винятком заряду. Такі промені повинні володіти сильними магнітними полями. Обертання цих частинок у полі породжує потужні спалахи гамма-випромінювання. Принаймі так прогнозують наші теорії. Але ніхто не знає, як ці поля повинні народжуватись.

На жаль, є кілька проблем у вивченні цих сплесків. Вони не тільки живуть дуже мало, але й — і це найбільш проблематично — народжуються в далеких галактиках, іноді за мільйони світлових років від Землі.

Отже, ви покладаєтесь на щось, що знаходиться неймовірно далеко, з’являється випадково і живе кілька секунд. Це схоже на спробу зрозуміти, з чого виготовлена свічка, маючи лише проблиски свічок, які час від часу спалахують в тисячах кілометрів від вас.

Найпотужніший лазер у світі

Нещодавно було запропоновано, що кращий спосіб з’ясувати, як народжуються гамма-сплески, — імітувати їх в невеликих масштабах в лабораторії, створивши невелике джерело електрон-позитронних пучків, і подивитись, як вони розвиваються самі по собі. Вчені з США, Франції, Великобританії та Швеції зуміли створити невелику версію цього явища, використовуючи найпотужніші на Землі лазери на зразок лазера Gemini, що належить Лабораторії Резерфорда-Еплтона в Англії.

Наскільки потужний найпотужніший лазер на Землі? Візьміть всю сонячну енергію, яка покриває всю Землю, і стисніть її до декількох мікрон (товщина людської волосини) — і отримаєте потужність лазерного пострілу Gemini. Вражаючи лазером комплексну мішень, вчені змогли вивільнити надшвидкі і щільні копії астрофізичних джетів і створити надшвидкі анімації їх поведінки. Результат вражаючий: вчені взяли справжній джет, який простягається на тисячі світлових років і стиснули його до декількох міліметрів.

Вчені вперше зуміли спостерігати ключові явища, які відіграють важливу роль у створенні гамма-променевих сплесків, типу самогенерації магнітних полів, які живуть тривалий час. Це дозволило підтвердити деякі великі теоретичні пророкування про силу і розподіл цих полів. Наша нинішня модель, яка використовується для розуміння гамма-променевих сплесків, знаходиться на вірному шляху.

Цей експеримент буде корисний не лише для розуміння гамма-променевих сплесків. Матерія, що складається з електронів і позитронів, являє собою надзвичайно цікавий стан речовини. Звичайна речовина на Землі складається здебільшого з атомів: важких позитивно заряджених ядер, оточених хмарою легких негативно заряджених електронів.

Через неймовірну різницю у вазі між цими двома компонентами (найпростіше ядро важить в 1836 разів більше електрона), майже всі явища, в нашому повсякденному житті, випливають з динаміки електронів, які набагато швидше реагують на будь-який вплив ззовні (світло, інші частинки, магнітні поля і так далі), ніж ядра. Але в електрон-позитронному пучку обидві частинки володіють однаковою масою, тому невідповідність в часі реакції повністю усувається. Це призводить до безлічі захоплюючих наслідків. Наприклад, в електрон-позитронному світі не існувало б звуку.

Навіщо нам взагалі переживати про настільки далекі події? Насправді є навіщо. По-перше, розуміння того, як народжуються гамма-сплески, дозволить нам зрозуміти набагато більше про чорні діри і відкрити велике вікно до розуміння того, як з’явився наш Всесвіт і як він буде розвиватись. По-друге, є й більш тонка причина. SETI — пошук позаземного інтелекту — шукає повідомлення інопланетних цивілізацій, намагаючись вловити електромагнітні сигнали з космосу, які не можна пояснити природним чином (в основному це стосується радіохвиль, але гамма-сплески також пов’язані з цим випромінюванням).

Звичайно, якщо ви спрямуєте детектор на космос, ви отримаєте багато різних сигналів. Але щоб вичленувати передачі розумних істот, спершу треба переконатись, що відомі всі натуральні джерела, які можна і потрібно виключити. Нове дослідження допоможе зрозуміти випромінювання чорних дір і пульсарів, тому, коли ми знову натрапимо на них, ми будемо знати, що це не інопланетяни.

Джерело

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: