Новый лабораторный эксперимент предполагает, что протоны могут получать энергию, перемещаясь по ударным волнам в космосе, как серфингисты на волнах. Но скорость протонов увеличивается не за счет волн океана, а за счет ударных волн в плазме, смеси электрически заряженных частиц. Такие ударные волны представляют собой возмущения, похожие на звуковой удар. Для них характерно резкое увеличение плотности, температуры и давления.
Авторы исследования уверены, что эксперимент поможет лучше понять поведение некоторых из высокоэнергетических частиц, которые пронизывают космос. Считается, что ударные волны в космосе приводят в движение заряженные частицы. Но до сих пор не совсем понятно, как они получают энергию.
В эксперименте, который имитировал определенные типы космических ударных волн, протоны достигли энергии до 80 000 электрон-вольт, сообщают ученые в статье для Nature Physics. В космосе аналогичные ударные волны возникают там, где отток заряженных частиц от Солнца встречается, например, с магнитным полем Земли, а также там, где они резко замедляются по мере приближения к краю Солнечной системы.
Ученые использовали мощные лазеры, чтобы воссоздать физику таких космических ударных волн в меньшем масштабе. В эксперименте лазерный луч испарил цель, послав взрыв плазмы, устремившийся в облако газообразного водорода. Как показали измерения, когда плазма протекала через газ, образовалась ударная волна и протоны из газа ускорились.
Физики предсказали, что протоны можно ускорить с помощью процесса, который происходит в присутствии магнитного поля. Частица толкается электрическим полем ударной волны, а магнитное поле помогает ей «держаться курса». Если частица ускользает от ударной волны, магнитное поле скручивает ее траекторию, чтобы вернуть в волну. В итоге протон снова может перемещаться по ее поверхности.
Ученые провели компьютерное моделирование эксперимента. Сравнение искусственно созданных и реальных данных позволяет предположить, что протоны перемещались именно по ударной волне.
Читать далее
Появился суперконденсатор размером с пылинку: он в 3 тыс. раз меньше аналогов
У тираннозавра рекса в зубах были нервные датчики для распознавания добычи
Раскрыта вековая загадка источника космических лучей в Млечном Пути