Вс. Дек 10th, 2023

Мощные лазеры помогут разобраться в черных дырах и гамма-всплесках

Мощные лазеры теперь создают рекордно большое количество электрон-позитронных пар, открывая захватывающие возможности для изучения экстремальных астрофизических процессов, таких как черные дыры и гамма-всплески.

плазма

Позитроны, или «антиэлектроны», — это античастицы с такой же массой, как у электрона, но с противоположным зарядом. Генерация электрон-позитронных пар является обычным явлением в экстремальных астрофизических условиях, связанных с быстрым коллапсом звезд и образованием черных дыр. Эти пары в конечном итоге излучают свою энергию, производя чрезвычайно яркие всплески гамма-лучей.

Гамма-всплески — самые яркие электромагнитные явления, которые происходят во Вселенной и могут длиться от десяти миллисекунд до нескольких минут. Механизм образования этих гамма-всплесков до сих пор остается загадкой.

Вот где на помощь приходят мощные лазеры. В лаборатории струи электронно-позитронных пар можно генерировать, направляя интенсивный лазерный свет на золотую фольгу. Взаимодействие позволяет получать излучение, которое проходит через материал и создает электронно-позитронные пары, поскольку оно взаимодействует с ядрами атомов золота на своем пути.

Новый обзор текущих прорывов в создании электронно-позитронной парной плазмы, ее основных проблем и будущего в этой области, подготовленный физиком Хуи Ченом (Hui Chen) из Ливерморской национальной лаборатории и ученым Фредерико Фьюза (Frederico Fiuza) из Национальной ускорительной лаборатории, выходит в журнале Physics of Plasmas.

Используя еще более мощные лазеры, исследователи из Ливерморской национальной лаборатории в 2015 году произвели рекордное количество пар электрон-позитрон, побив рекорд предыдущих экспериментов на лазере Titan в 2008 году, когда команда Чена создала миллиарды позитронов.

Чен и Фиуза объяснили, что, хотя полный диапазон условий, связанных с компактными астрофизическими объектами, недостижим в наземных лабораториях, разработка экспериментальных платформ, которые позволили бы изучать основные коллективные процессы, связанные с парной плазмой, в контролируемой среде имеет большое значение.

Источник: Hui Chen et al, Perspectives on relativistic electron–positron pair plasma experiments of astrophysical relevance using high-power lasers, Physics of Plasmas (2023). DOI: 10.1063/5.0134819

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *