Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных критериях

    Условия в нашей гигантской Вселенной умеют быть самыми различными. Беспощадные падения небесных тел оставляют на поверхности планет шрамы. Ядерные реакции в сердцах кинозвезд генерируют неограниченное количество энергии. Огромные взрывы катапультируют вещество далековато в космос. Однако как только конкретно протекают процессы вроде этих? Что они рассказывают нам об Вселенной? Можно ли применять них силу на благо населения земли?

    Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных условиях

    Дабы узнать это же, ученые из Государственной ускорительной лаборатории SLAC провели сложноватые опыты и компьютерное моделирование, воссоздающее беспощадные галлактические условия в микромасштабах лаборатории.

    «Сфера лабораторной астрофизики возрастает стремительными темпами и подпитывается целым рядом технологических прорывов, — разговаривает Зигфрид Гленцер, глава научного отделения больших плотностей энергии в SLAC. — Теперь у нас существуют массивные лазеры для сотворения экстремальных состояний вещества, передовые рентгеновские родники для анализа этих состояний на атомном уровне и высокопроизводительные суперкомпьютеры для проведения всеохватывающих симуляций, кои направляют и помогают растолковать наши опыты. С необъятными способностями в этих областях, SLAC становится в особенности злачной почвой для этакого рода исследований».

    Три не так давно проведенных научные исследования, выделяющих этот подход, затрагивают падения метеоритов, ядра циклопических планет и галлактические ускорители частиц, в миллионы раз сильнее Немалого адронного коллайдера, наикрупнейшго ускорителя частиц на Планете земля.

    Галлактические «побрякушки» указывают на метеориты

    Понятно, что высочайшее давление может превращать мягенькую форму углерода — графита, который употребляется в качестве грифеля — в очень трудную форму углерода, алмаз. Может ли этакое произойти, ежели метеорит попадет в графит на планете земля? Ученые полагают, что может, и что эти падения, по большому счету, умеют быть довольно сильными, дабы произвести эдак именуемый лонсдейлит, особенную форму алмаза, которая даже гораздо прочнее, чем обыкновенный алмаз.

    «Существование лонсдейлита оспаривалось, однако сейчас мы отыскали убедительные подтверждения этому», — разговаривает Гленцер, первостепенный исследователь работы, размещенной в марте в Nature Communications.

    Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных условиях

    Ученые нагрели поверхность графита сильным оптическим лазерным импульсом, который высылал ударную волну вовнутрь эталона и резво его сжимал. Просвечивая родник колоритными, сверхбыстрыми рентгеновскими лучами LCLS, ученые сумели узреть, как только шок видоизменил атомную структуру графита.

    «Мы заметили, что в энных эталонах графита, за несколько миллиардных толикой секунды и при давлении в 200 гигапаскалей (в 2 миллиона раз все больше атмосферного давления на уровне моря) образовался лонсдейлит», разговаривает ведущий создатель Доминик Крауц из Германского центра Гельмгольца, работавший в Калифорнийском институте в Беркли на момент проведения исследовательских работ. «Эти результаты массивно поддерживают идею об фолиант, что беспощадные удары умеют синтезировать эту форму алмаза, и это же, в собственную очередь, может посодействовать нам выявить пространства падения метеоров».

    Огромные планетки превращают водород в сплав

    Второе изучение, опубликованное на деньках в Nature Communications, посвящено альтернативный принципиальной трансформации, которая могла происходить снутри циклопических газовых планет вроде Юпитера, внутридомовая часть которых по наибольшей части состоит из водянистого водорода: при высочайшей температуре и давлении, этот материал перебегает из «обычного», электроизолирующего состояния в железное, проводящее.

    «Понимание сего процесса обеспечивает новейшие подробности об формировании планет и эволюции Солнечной системы», разговаривает Гленцер, который а также был одним из основных исследователей данной работы. «Хотя этакий переход уже был предсказан в 1930-х годах, мы ни разу и не раскрывали прямое окошко в атомные процессы».

    Вселенную «на грани» воссоздали в лабораторных условиях

    Другими словами и не раскрывали перед началом того времени, пока что Гленцер и его коллеги-ученые и не провели опыт в Государственной лаборатории Ливермора (LLNL), где приименяли высокомощный лазер Janus, дабы резво сжимать и нагревать образчик водянистого дейтерия, томной формы водорода, и сделать вспышку рентгеновских лучей, которая выявила поочередные структурные конфигурации в эталоне.

    Ученые заметили, что свыше давления в 250 000 атмосфер и температуры в 7000 градусов по Фаренгейту, дейтерий вправду изменяется из нейтральной изолирующей воды в ионизированную железную.

    «Компьютерные моделирования отображают, что переход совпадает с зонированием двух атомов, обычно, связанных меж собой в молекулах дейтерия», разговаривает ведущий создатель Пол Дэвис, аспирант Калифорнийского вуза в Беркли на момент написания научные исследования. «По всей видимости, давление и температура вызванной лазером ударной волны разрывают молекулы на части, них электроны стают несвязанными и умеют проводить электричество».

    В дополнение к планетарной науке, это же изучение могло бы а также посодействовать в изучениях, направленных на пользование дейтерия в качестве ядерного горючего для термоядерных реакций.

    Как только выстроить галлактический ускоритель

    Третий пример экстремальной вселенной, вселенной «на грани», это же неописуемо массивные галлактические ускорители частиц — поблизости сверхмассивных темных дыр, к примеру — извергающие потоки ионизированного газа, плазмы, на сотки тыщ световых лет в космос. Энергия, которая содержится в этих потоках и них электрических полях, может конвертироваться в неописуемо энергичные крупицы, кои создают максимально краткие, однако насыщенные вспышки гамма-лучей, кои умеют быть обнаружены на Планете земля.

    Ученым хотелось бы познать, как только ишачят эти энерго ускорители, так как это же поможет осознать Вселенную. За исключением тамошнего, из сего можно существовало бы извлечь свежайшие идеи для строительства наиболее сильных ускорителей. Наконец, увеличение скорости частиц покоится в базе огромного количества базовых физических тестов и мед механизмов.

    Ученые считают, что одна из основных движущих сил, стоящих за галлактическими ускорителями, возможно «магнитным пересоединением» — процессом, в каком полосы магнитного поля в плазме разбиваются и пересоединяются другим методом, выпуская магнитную энергию.

    «Магнитное пересоединение раньше следили в лаборатории, к примеру, в опытах со столкновением двух плазм, кои были сделаны при помощи высокомощных лазеров», разговаривает Фредерико Фиуца, ученый из научного отделения больших плотностей энергии и первостепенный исследователь теоретической работы, размещенной в марте в Physical Review Letters. «Тем более ни в каком из этаких лазерных тестов и не следили нетермальное увеличение скорости частиц — ускорение, и не связанное с нагревом плазмы. Наша работа демонстрирует, что при конкретном проектировании наши опыты обязаны его увидеть».

    Его команда провела ряд компьютерных моделирований, кои предсказали, как только обязаны яизвестия себя крупицы плазмы в этаких опытах. Самые суровые расчеты на базе 100 млрд частиц востребовали наиболее миллиона часов работы CPU и поболее терабайта памяти суперкомпьютера Mira Аргоннской государственной лаборатории.

    «Мы обусловили главные характеристики для требуемых сенсоров, включая энергетический спектр, в каком они будут ишачить, нужное энергетическое разрешение и положение в опыте, — говорит ведущий создатель научные исследования Самуэль Тоторика, аспирант Стэнфордского вуза. — Наши результаты воображают собой рецепт для проектирования грядущих тестов, кои захочут познать, как только крупицы приобретают энергию в ходе магнитного пересоединения».