Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã tạo ra các điều kiện plasma từ hóa tương tự như điều kiện gần một lỗ đen bằng cách sử dụng các xung laser rất mạnh. Công trình này có thể giúp chỉ ra cách các vật thể thiên văn có thể tạo ra tia X.
Kỹ thuật Laser tại Đại học Osaka đã sử dụng thành công các vụ nổ laser ngắn nhưng cực mạnh để tạo ra sự tái kết nối từ trường bên trong plasma. Công việc này có thể dẫn đến một lý thuyết hoàn chỉnh hơn về sự phát tia X từ các vật thể thiên văn như lỗ đen.
Ngoài việc phải chịu lực hấp dẫn cực lớn, vật chất bị hố đen nuốt chửng còn có thể bị từ trường và nhiệt độ cao đè lên. Plasmas, trạng thái thứ tư của vật chất nóng hơn chất rắn, chất lỏng hoặc khí, được tạo ra từ các proton và electron mang điện có quá nhiều năng lượng để tạo thành các nguyên tử trung hòa. Thay vào đó, chúng nảy lên một cách điên cuồng để phản ứng lại từ trường. Trong plasma, tái kết nối từ là một quá trình trong đó các đường sức từ trường xoắn đột ngột “bắt” và triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến sự chuyển đổi nhanh chóng năng lượng từ trường thành động năng hạt. Trong các ngôi sao, bao gồm cả mặt trời của chúng ta, sự kết nối lại chịu trách nhiệm cho phần lớn hoạt động của vòng tròn, chẳng hạn như các tia sáng mặt trời. Do gia tốc mạnh, các hạt tích điện trong đĩa bồi tụ của lỗ đen phát ra ánh sáng của riêng chúng.
Để hiểu rõ hơn về quá trình tạo ra các tia X quan sát được đến từ các lỗ đen, các nhà khoa học tại Đại học Osaka đã sử dụng các xung laser cường độ cao để tạo ra các điều kiện khắc nghiệt tương tự trong phòng thí nghiệm. Tác giả cấp cao Shinsuke Fujioka nói: “Chúng tôi có thể nghiên cứu gia tốc năng lượng cao của các electron và proton là kết quả của quá trình tái kết nối từ tính tương đối tính. Ví dụ, nguồn gốc của phát xạ từ lỗ đen nổi tiếng Cygnus X-1, có thể được hiểu rõ hơn.”
Tuy nhiên, mức cường độ ánh sáng này không dễ dàng đạt được. Trong một khoảnh khắc ngắn ngủi, tia laser yêu cầu công suất hai petawatt, tương đương với một nghìn lần mức tiêu thụ điện của toàn bộ địa cầu. Với laser LFEX, nhóm nghiên cứu đã có thể đạt được từ trường cực đại với 2.000 telsas đáng kinh ngạc. Để so sánh, từ trường do máy MRI tạo ra để tạo ra hình ảnh chẩn đoán thường vào khoảng 3 teslas và từ trường của Trái đất là 0,00005 teslas nhỏ. Các hạt của plasma trở nên được gia tốc đến mức cực độ đến mức cần phải xem xét các hiệu ứng tương đối tính.
Tác giả đầu tiên King Fai Farley Law cho biết: “Trước đây, sự tái kết nối từ tính tương đối chỉ có thể được nghiên cứu thông qua mô phỏng số trên một siêu máy tính. Giờ đây, nó đã trở thành một thực nghiệm trong phòng thí nghiệm với các tia laser mạnh mẽ”. Các nhà nghiên cứu tin rằng dự án này sẽ giúp làm sáng tỏ các quá trình vật lý thiên văn có thể xảy ra tại những nơi trong Vũ trụ có chứa từ trường cực lớn.
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Osaka cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :