Впечатление художника о сверхмассивной черной дыре, выбрасывающей плазменную струю, которую ученые ЦЕРН воссоздали в лаборатории.Источник: NASA/JPL-Caltech

Сверхмассивные черные дыры извергают гигантские пучки плазмы в космос. Теперь ученым удалось воссоздать эти огненные шары в лаборатории ЦЕРН, пишет New Atlas.

Черные дыры известны тем, что пожирают все, что приближается слишком близко, даже свет. При этом они оставляют много следов. Экстремальная физика, происходящая рядом с ними, «разбрасывает» материал повсюду, а в некоторых случаях он концентрируется в струях материи, ускоряющихся почти до скорости света.

Считается, что эти релятивистские струи, как их называют ученые, содержат плазму. Она состоит из электронов и их эквивалента антиматерии — позитронов. Но то, как именно создается этот материал и какие эффекты он оказывает, сложно измерить на основе астрономических наблюдений и компьютерного моделирования.

Итак, ученые ЦЕРН задались целью воссоздать в лаборатории явление, происходящее в космосе. Используя установку HiRadMat, команда захватила 300 миллиардов протонов из суперпротонного синхротрона и направила их на мишени из графита и тантала. Это действие запустило каскад взаимодействий частиц, который сгенерировал достаточное количество электрон-позитронных пар для поддержания стабильного состояния плазмы.

Диаграмма, иллюстрирующая каскад взаимодействий, происходящих при создании плазмы.Источник: University of Rochester Laboratory for Laser Energetics illustration / Heather Palmer

Сначала протоны врезались в ядра углерода в графите с достаточной энергией, чтобы выбить элементарные частицы внутри них. Среди них были так называемые нейтральные пионы, которые быстро распадаются на гамма-лучи высокой энергии. Эти гамма-лучи взаимодействовали с электрическим полем тантала, который, в свою очередь, выдал пары электронов и позитронов. В ходе этого испытания было произведено ошеломляющее количество электрон-позитронных пар — 10 триллионов. Этого более чем достаточно, чтобы добиться свойств настоящей астрофизической плазмы.

«Основная идея экспериментов — воспроизвести в лаборатории микрофизику астрофизических явлений, таких как струи черных дыр и нейтронных звезд, — комментирует Джанлука Грегори, соавтор исследования. — То, что мы знаем об этих явлениях, получено почти исключительно из астрономических наблюдений и компьютерного моделирования, но телескопы не могут по-настоящему исследовать микрофизику, а моделирование предполагает приближение. Подобные лабораторные эксперименты — мост между этими двумя подходами».

Ранее ученые смогли смоделировать бомбардировку Марса метеоритами в песке.

HI-TECH@Mail.Ru прочитано 2471 раз