Струмені плазми створюються різними астрофізичними джерелами. Чим екстремальніший об’єкт, тим швидше ці струмені можуть рухатися. Вивчення їх на відстані дало багато знань, але якби ми могли створити їх в лабораторії, ми б знали про них набагато більше. Тепер вчені змогли наблизитися до цього на крок, створивши плазмові вогняні кулі.
Однією з проблем попередніх лабораторних аналогів було те, що в них просто не було достатньо частинок у плазмі, щоб почати спостерігати хвилеподібну поведінку. Міжнародна команда змогла згенерувати пучок плазми високої щільності, що містить 10 трильйонів електрон-позитронних пар.
“Лабораторна генерація плазмових “вогняних куль”, що складаються з речовини, антиречовини і фотонів, є дослідницькою метою на передньому краї науки про високу щільність енергії, – сказав провідний автор Чарльз Ерроусміт (Charles Arrowsmith) з факультету фізики Оксфордського університету в своїй заяві. “Але експериментальні труднощі з отриманням електрон-позитронних пар у достатньо великій кількості до цього часу обмежували наше розуміння суто теоретичними дослідженнями”.
Вогняні кулі були створені за допомогою прискорювача Super Proton Synchrotron (SPS) в Європейській організації ядерних досліджень (ЦЕРН) в Женеві, Швейцарія. У прискорювачі SPS прискорені протони високих енергій вдарялися об атомну мішень. Це зіткнення створило кварк-глюонну плазму, з якої виникла матерія (електрони) та їхні антиподи (позитрон).
Випромінювання цікаве саме по собі, але команда сподівається, що воно допоможе зрозуміти деякі з найдраматичніших струменів, що утворюються у Всесвіті, наприклад, ті, що випускаються надновими, при зіткненнях нейтронних зірок і надмасивних чорних дір. Команда змогла змінити спосіб випромінювання пучків матерії та антиматерії; цей контроль дозволяє їм проводити дослідження і робити плазму більш схожою на її астрофізичні аналоги.
“Це відкриває абсолютно нову межу в лабораторній астрофізиці, дозволяючи експериментально досліджувати мікрофізику гамма-сплесків або струменів активних галактичних ядер”, – продовжує Ерроусміт.
Професор Джанлука Грегорі, провідний дослідник експерименту, пояснив: “Супутникові та наземні телескопи не здатні розрізнити найдрібніші деталі далеких гамма-спалахів і витоків активних галактичних ядер, і до цього часу ми могли покладатися лише на чисельні симуляції. Цей новий підхід тепер дозволить нам перевірити передбачення складних теоретичних розрахунків, наприклад, перевірити, як космічні вогняні кулі взаємодіють з міжзоряною плазмою, що існує між зірками”.
