У ЦЕРНі отримали аналог струменів матерії та антиматерії, що вириваються з деяких чорних дір і нейтронних зірок.
Фізики з міжнародної колаборації Fireball використовували установку HiRadMat в Європейському центрі ядерних досліджень (ЦЕРН) для створення релятивістського пучка електрон-позитронної плазми. Лабораторний експеримент дає змогу детально вивчати складне середовище плазмових потоків, що формуються чорними дірами.
Фізики створили в лабораторії власні версії релятивістських потоків або джетів, які викидаються чорними дірами. Вони захопили 300 млрд протонів із суперпротонного синхротрона і направили їх на мішені з графіту і танталу. Це запускає каскад взаємодій частинок, який генерує достатню кількість електрон-позитронних пар для підтримки стабільного стану плазми.
Схема експерименту. Зображення: University of Rochester Laboratory for Laser Energetics illustration, Heather Palmer
Спочатку протони врізаються в ядра вуглецю в графіті, володіючи достатньою енергією, щоб вибити елементарні частинки всередині них. Серед них нейтральні піони, які швидко розпадаються на гамма-промені високої енергії. Ці гамма-промені потім взаємодіють з електричним полем танталу, який, своєю чергою, виробляє пари електронів і позитронів. Під час випробування вчені створили 10 трлн електрон-позитронних пар, цього більш ніж достатньо, щоб змусити потік поводитися як справжня астрофізична плазма.
У центрі майже кожної відомої галактики розташована надмасивна чорна діра, що поглинає матеріал зі свого оточення. При цьому приблизно кожна десята з них також викидає струмені матерії зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Вважається, що такі релятивістські струмені містять, серед інших компонентів, плазму з електронів і позитронів.
Вважається, що ця плазма формує динаміку та енергетичний баланс чорної діри та її оточення. Але як саме це відбувається, залишається малозрозумілим, оскільки важко одночасно виміряти плазму за допомогою астрономічних спостережень і змоделювати її за допомогою комп’ютерних програм. Фізики впевнені, що лабораторний джет “чорної діри” допоможе краще дослідити цю екстремальну фізику.
Натхнення: hightech.fm