В двух связанных экспериментах исследователи использовали мощные лазеры, чтобы воссоздать крошечную лабораторную версию того, что происходит в начале солнечных вспышек и звездных взрывов, создавая нечто вроде гигантского плазменного цунами в космосе. Многое из того, что происходит в этих ситуациях, связано с магнитным пересоединением, которое может ускорять частицы до высоких энергий и является силой, движущей солнечные вспышки к Земле.В отдельном эксперименте мощные лазеры были сфокусированы на небольшой сфере, чтобы создать интенсивные ударные волны, создавая одно из самых высоких давлений из когда-либо измеренных — почти миллиард атмосфер.
Результаты предоставляют информацию о том, как материя ведет себя при очень высокой плотности, например, в металлических ядрах планет газовых гигантов и во взрывающихся капсулах для развития энергии инерционного синтеза.Как плазменные цунами, называемые "ударными волнами", формируются в космосеУильям Фокс, исследователь из Принстонской лаборатории физики плазмы Министерства энергетики США, и его коллега Геннадий Фиксель из Рочестерского университета получили неожиданный результат, когда с помощью лазеров в лаборатории воссоздали крошечную копию гигантского плазменного цунами в космосе. Космос.
Эти цунами, называемые «ударными волнами», представляют собой тонкие области, обнаруженные на границе между схлопнувшейся сверхновой, шаром из сверхгорячого электрически заряженного газа, называемого плазмой, и более холодным материалом вокруг него. На этой границе находится крутая, похожая на цунами стена из плазмы, которая имеет турбулентное магнитное поле, которое сметает плазму и создает цунами.
Космические лучи, космические частицы чрезвычайно высоких энергий, играют роль в цунами, поскольку они снова и снова взаимодействуют с турбулентным магнитным полем цунами.Исследователи использовали два очень мощных лазера, чтобы поразить два куска пластика в вакуумной камере до 10 миллионов градусов и создать два сталкивающихся шлейфа чрезвычайно горячей плазмы.Исследователи смогли проанализировать, что произошло при столкновении плазмы, с помощью третьего лазера, направившего пучок протонов через сталкивающуюся плазму.
Протоны ударяли по слоям пленки с другой стороны. Слои пленки разделяли протоны различной энергии в пучке.
Фокс и Фиксель обнаружили, что когда две плазмы сливаются, они распадаются на скопления длинных тонких волокон, что называется «нестабильностью Вейбеля». Это был первый случай, когда эта нестабильность была обнаружена в лаборатории и не была предсказана самими исследователями.Исследователи полагают, что нестабильность Вейбеля является причиной возникновения турбулентных магнитных полей, которые образуют цунами или ударные волны в космосе.
Это магнитное поле также толкает и ускоряет космические лучи.Их исследования могут помочь ответить на вопросы о происхождении первичных магнитных полей, которые сформировались при создании галактик, и могут помочь исследователям понять, как работают космические лучи и как образуется плазма.