Технологии Nowostawski

Условия в нашей необъятной Вселенной могут быть самыми разными. Жестокое падение небесных тел останется на поверхности планет шрамы. Ядерные реакции в сердцах звезд генерировать большое количество энергии. Гигантские взрывы, превращая вещество в пространстве. Но, как именно такие процессы, как эти? Что они говорят нам о Вселенной? Можно ли использовать их силу на благо человечества?

Чтобы выяснить это, ученые из Национальной ускорительной лаборатории slac провели эксперименты и сложные компьютерные моделирования, которые воссозданы в жестоких условиях пространства в микро-масштабе лаборатории.

«В области лабораторной астрофизике быстро растет и подпитывается ряд технологических прорывов, — сказал Зигфрид Glenzer, руководитель Департамента исследований высокой плотности 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, которые направляют и помогают объяснить наши эксперименты. С большими способностями в этих областях, в ускорителе slac является особенно благодатной почвой для подобного рода исследований».

Три недавних исследования показывают, что такой подход влияет на падающие метеоры, ядер планет-гигантов и космические ускорители частиц, в миллионы раз мощнее большого адронного коллайдера, крупнейшего ускорителя частиц на Земле.

Пространство «побрякушки» относится к метеоры

Известно, что высокое давление может получиться мягкая форма из графита, который используется как перо — крайне тяжелая форма углерода, алмаза. Если это то, что может произойти, если метеорит ударит в графит страны? Ученые считают, что может быть, что эти неудачи являются, по сути, могут быть достаточно мощными, чтобы произвести т.н. голубые сыры, особая форма бриллианта, который еще сильнее, чем у обычного алмаза.

«Существование голубые сыры оспариваются, но теперь мы нашли убедительных доказательств для этого», — говорит Glenzer, руководитель работы, опубликованной в марте в природе связи.

Ученые нагреть поверхность графита мощный оптический лазерный импульс, который послал ударные волны внутри образца и она быстро затягивается. Prospecive источник света, моделирование в физике калькулятор рентген LCLS, исследователи смогли увидеть, как потрясение изменило атомную структуру графита.

«Мы видели, что в некоторых образцах графита, на несколько миллиардных долей секунды и при давлении в 200 ГИГАПАСКАЛЕЙ (2 миллиона раз атмосферное давление на уровне моря) образуется Лонсдейл», — говорит ведущий Автор Доминик фрицев из немецкого центра Гельмгольца, работала в Калифорнийском университете в Беркли на момент обследования. «Эти результаты сильно поддерживают идею, что жестокие удары могут быть синтезированы эту форму ромба, а это, в свою очередь, может помочь нам определить место падения Метеора».

Гигантская планета превратить водород в металл

Второе исследование, опубликованное недавно в природе связи, акцентирует внимание на еще одно важное преобразование, которое может произойти внутри огромные газовые планеты, такие как Юпитер, внутренняя часть которой состоит преимущественно из жидкого водорода: при высокой температуре и давлении, этот материал переходит из «нормального» состояния изоляции к металлической реализовать.

«Понимание этого процесса дает новые данные для формирования планет и эволюции Солнечной системы», — говорит Glenzer, который также был одним из главных исследователей этой работы. «Хотя этот переход уже предсказана в 1930-х годах, мы никогда не открыть прямое окно в ядерных процессов.»

Он не является открытым для Glenzer и его коллеги, ученые провели эксперимент в Национальной лаборатории в Ливерморе (LLNL), где он использовал Янус высокое-мощный лазер для сжатия и нагрева образца жидкого дейтерия, тяжелой форме водорода, и для создания флэш-рентген, который показал последовательные структурные изменения в образце.

Ученые увидели, что чем больше давление в 250 000 атмосфер и температуре 7000 градусов по Фаренгейту, дейтерий действительно меняется от нейтрального изоляционной жидкости в ионизированной металла.

«Компьютерное моделирование показывает, что переход совпадает с отрывом двух атомов, как правило, связаны в молекулы дейтерия», — говорит ведущий Автор Пол Дэвис, аспирант Калифорнийского университета в Беркли во время написания. «Очевидно, давления и температуры, вызванные лазерной ударной волны разорвать молекулы на части, их электроны становятся несвязанными и могут проводить электричество».

В дополнение к планетологии, это исследование также может быть полезно в исследования в направлении использования дейтерия в качестве ядерного горючего для реакции синтеза.

Как построить космический ускоритель

Третьим примером крайне Вселенная, «край», это невероятно мощных космических ускорителей частиц — в окрестностях сверхмассивных черных дыр, например, извергающего потоки ионизированного газа, плазмы, сотни тысяч световых лет в космосе. Энергию, содержащуюся в этих токов и их электромагнитными полями могут быть преобразованы в высокоэнергетических частиц, которые производят очень краткие, но сильные вспышки гамма-лучей, которые могут быть обнаружены на Земле.

Ученые хотели бы знать, как эти энергии ускорители, так как это поможет вам понять Вселенную. Кроме того, можно будет извлекать свежие идеи для строительства более мощных ускорителей. В итоге, ускорение частиц является основой для многих фундаментальных физических экспериментов и медицинской техники.

Ученые считают, что одной из главных движущих сил космических ускорителей, которые могут быть «магнитное пересоединение» это процесс, в котором силовые линии магнитного поля в плазме разбиты и присоединяется еще один способ, выброс магнитной энергии.

«Магнитное пересоединение, выявленные в лаборатории, например, в экспериментах со столкновением двух плазм, которые были созданы с высокой мощности лазеров», — говорит Фредерико, это, ученый из исследовательского отдела высоких плотностей энергии и главный исследователь теоретических работ, опубликованных в марте в Физическая. «Впрочем, ничего такого лазера эксперименты не соблюдают тепловой ускорение частиц — ускорение, которое не связано с нагрева плазмы. Наша работа показывает, что при соответствующей конструкции наши опыты мы должны смотреть на него».

Его команда провели серию компьютерных симуляций, который предоставляется в виде частиц плазмы в таких экспериментах. Наиболее серьезные расчеты на основании 100 миллиардов частиц просить больше, чем один миллион часов процессор или более терабайт памяти суперкомпьютера Аргонской национальной лаборатории мира.

«Мы определили ключевые параметры для используемых детекторов, в том числе энергетический диапазон, в котором вы работаете, необходимое энергетическое разрешение и место в эксперименте», — говорит ведущий Автор исследования Сэмюэл к «tatarica», аспирант Стэнфордского университета. — Наши результаты-это прямой путь к разработке будущих экспериментов, которые захотят знать, как частицы получают энергию в процессе магнитного пересоединения».

Вселенной «на краю» воссоздали в лаборатории
Илья Хель

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Обсуждение закрыто.