Условия в нашей необъятной Вселенной могут быть очень разными. Жестокое падение небесных тел остается на поверхности планет шрамы. Ядерные реакции в центре звезды генерируют огромное количество энергии. Гигантские взрывы катапультировать ткань прочь и вышел из комнаты. Но как именно такие процессы, как эти? Что они рассказывают о Вселенной? Можно ли использовать свою власть на благо человечества?
Чтобы выяснить это, исследователи из Национальной ускорительной лаборатории slac провели эксперименты и сложное компьютерное моделирование, которое воссоздает жестокие условия космоса в микро-масштабе лаборатории.
«В области лабораторной астрофизики стремительно растет и обусловлен ряд технологических прорывов, — говорит Зигфрид Glenzer, заведующая научно-исследовательским отделом высоких плотностей энергии ускорителе slac. — Теперь у нас есть мощные лазеры для создания экстремальных состояний вещества, передовые источников рентгеновского излучения для анализа этих государств, на атомном уровне, и высокопроизводительных суперкомпьютеров для проведения комплексного моделирования, чтобы направлять и помочь объяснить наши эксперименты. Широкие возможности в этих областях, это ускорителе slac особенно благодатную почву для подобного рода исследований».
Три последних исследований, подчеркнем, что этот подход влияет на падение метеоров, ядер планет-гигантов и космические ускорители частиц, которые в миллионы раз мощнее большого адронного коллайдера, крупнейшего ускорителя частиц на Земле.
Пространство «побрякушки» относится к метеоры
Известно, что высокое давление может обернуться мягкой форме, углерода графита, который используется в качестве стилуса — очень тяжелая форма углерода, алмаза. Если это то, что может произойти, если метеорит, который попадет в графит на земле? Ученые считают, что может быть, что эти ошибки являются, по сути, могут быть достаточно мощными, чтобы произвести так называемые голубые сыры, особая форма бриллианта, который еще сильнее, чем обычный алмаз.
«Существование голубые сыры вызов, но теперь мы нашли убедительные доказательства этого», — говорит Glenzer, руководитель проекта по работе, которая была опубликована в марте в природе связи.
Ученые подогревом поверхности графита мощный оптический лазерный импульс, который послал ударные волны внутри образца, и он быстро подтянется. Prospecive источник ярких, сверхбыстрые рентгеновские лучи являются lcls, исследователи могут увидеть, как потрясение изменило атомную структуру графита.
«Мы увидели, что в некоторых образцах графита, на несколько миллиардных долей секунды, и при давлении в 200 ГИГАПАСКАЛЕЙ (2 миллиона раз больше атмосферного давления на уровне моря) образуется Лонсдейл», — говорит ведущий Автор Доминик де фрицев из немецкого центра Гельмгольца, работала в университете Калифорнии в Беркли во время исследования. «Эти результаты сильно поддерживают идею, что жестокие бои может синтезировать эту форму ромба, а это, в свою очередь, может помочь нам определить место падения Метеора».
Большие планеты, которые превращают водород в металл
Второе исследование, которое было недавно опубликовано в природа связи, ориентированный на еще одно важное изменение, которое может произойти внутри гигантских газовых планет, таких как Юпитер, внутренней части, которая в основном состоит из жидкого водорода: при высокой температуре и давлении, этот материал, что идет от «нормального» состояния изоляции до металлического свинца.
«Понять этот процесс дает новые подробности о формировании планет и эволюции Солнечной системы», — говорит Glenzer, который также был одним из ведущих исследователей в этой работе. «Хотя этот переход уже предсказана в 1930-е годы, мы никогда не открыли прямое окно в ядерных процессов.»
Нет не открывай, пока Glenzer и его коллеги-ученые провели эксперимент, в Ливерморской Национальной лаборатории (LLNL), где он использовал Янус высокомощный лазер для сжатия и нагрева образца жидкого дейтерия, тяжелой форме водорода, и создание флэш-рентген, который показал последовательные структурные изменения в образце.
Ученые увидели, что более высокое давление в 250 000 атмосфер и температуре 7000 градусов по Фаренгейту, дейтерий действительно меняется от нейтрального изолируя жидкости в ионизированной металла.
«Компьютерное моделирование показывает, что переход совпадает с разделения двух атомов вместе в молекулы дейтерия», — говорит ведущий Автор Пол Дэвис, рН.д. студент Калифорнийского университета в Беркли во время написания. «Видимо, давления и температуры, вызванной лазерным ударных волн оторвать молекулы друг от друга, что их электроны не связаны и могут проводить электричество».
В дополнение к планетологии, данное исследование также может быть полезным в исследованиях с целью использования дейтерия в качестве ядерного горючего для реакции синтеза.
Как построить ускоритель пространства
Третий пример экстремальной Вселенной «на краю», это невероятно мощных космических ускорителей частиц — в окрестностях сверхмассивных черных дыр, например — изливать потоки ионизированного газа, плазмы, сотни тысяч световых лет в космосе. Энергия, содержащаяся в этих потоках и их электромагнитные поля, которые могут быть превращены в высокоэнергетических частиц, которые производят очень краткие, но интенсивные вспышки гамма-излучения, которые могут быть обнаружены на Земле.
Исследователи хотели бы знать, как эти энергетические ускорители, как это поможет понять Вселенную. Кроме того, можно было бы извлекать свежие идеи для строительства более мощных ускорителей. В конечном счете, ускорение частиц, который является основой для многих фундаментальных физических экспериментов и медицинского оборудования.
Исследователи считают, что одним из основных драйверов космические ускорители, которые могут быть «магнитное пересоединение» это процесс, где линии магнитного поля в плазме нарушается, и присоединяется еще один способ высвобождения магнитной энергии.
«Магнитное пересоединение, которое ранее было замечено в лаборатории, например, в экспериментах при столкновении двух плазм, которые были созданы с помощью мощных лазеров», — говорит Фредерико, это, исследователь из исследовательского института высоких плотностей энергии, а также главным исследователем теоретической работы, которая была опубликована в марте в Физическая. «Однако ни один из этих лазерных экспериментах, которые не соответствуют теплового ускорения частиц — ускорение, которое не связано с плазменного нагрева. Наша работа показывает, что при правильном дизайне наших экспериментов должен увидеть его».
Его команда провели серию компьютерных симуляций, что предсказать, как плазменных частиц в таких экспериментах. Наиболее серьезные расчеты на основании 100 миллиардов частиц, которые требовали более миллиона процессор-часов или более терабайт памяти суперкомпьютера Аргонской национальной лаборатории мира.
«Мы определили основные параметры, необходимые детекторы, в том числе в энергетической сфере, где они будут работать, необходимое энергетическое разрешение и позицию в суде», — говорит ведущий Автор исследования Сэмюэл к «tatarica», рН.д. студенты Стэнфордского университета. — Наши результаты рецепт в разработке будущих экспериментов, которые хотят знать, как частицы получают энергию в процессе магнитного пересоединения».
Вселенная «на грани» воссоздали в лаборатории
Илья Весь
