科学家重现了天体物理冲击背后的动力学

 tianxiadiyi   2019-08-05 18:40   100 人阅读  0 条评论
由太阳耀斑驱动的高能量冲击波和来自太阳的等离子体的日冕物质喷射在整个太阳系中爆发,释放出可能损坏卫星的磁空间风暴,破坏手机服务并破坏地球上的电网。驱动高能量波浪的还有太阳风 - 等离子体不断从太阳流出并自燃地球的保护磁场。 现在,普林斯顿太阳物理学中心的美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员带领的实验首次再现了这种冲击源背后的过程。这些发现弥合了实验室和航天器观测之间的差距,并促进了解宇宙如何运作。 突然跳了起来 物理评论快报中报道的这些实验表明,等离子体的相互作用 - 由自由电子和原子核或离子组成的物质状态 - 如何能够引起等离子体压力和磁场强度的突然跳跃,从而加速粒子到达附近光的速度。这种冲击是“无碰撞的”,因为它们是由波和等离子体颗粒的相互作用而不是由颗粒本身之间的碰撞形成的。 该研究产生了对冲击的全面测量的测量。“直接测量是观察粒子如何移动和相互作用的优雅方式,”负责该研究的PPPL和普林斯顿大学的物理学家Derek Schaeffer说。“我们的论文表明,我们可以使用强大的诊断技术来研究导致电击的粒子运动。” 这项研究在罗切斯特大学的Omega激光设备上进行,产生了一种激光驱动的等离子体 - 称为“活塞”等离子体 - 通过预先存在的超音速以每小时超过一百万英里的速度扩展环境等离子体 膨胀使环境等离子体中的离子加速到大约每小时50万英里的速度,模拟了整个宇宙中发生的无碰撞冲击的先行者。 该研究分为几个阶段: 首先,活塞等离子体的产生再现了在外太空中形成的超音速等离子体。活塞像扫雪机一样,扫过嵌入磁场的环境等离子体中的离子。 随着越来越多的这些离子被扫除,它们形成了阻碍活塞进一步作用的屏障。“一旦你积累了足够的'雪',冲击就会从活塞上消失,”谢弗说。 停止的活塞将冲击的形成传递给高度压缩的磁化等离子体,这导致突然的无碰撞跳跃。 研究人员使用称为汤普森散射的诊断来跟踪这些发展。诊断检测从等离子体中的电子散射的激光,从而能够测量电子的温度和密度以及流动离子的速度。作者写道,结果表明,实验室实验可以探测等离子体颗粒在无碰撞天体物理冲击前兆中的行为,“并且可以补充,并且在某些情况下可以克服航天器任务所进行的类似测量的局限性。” 最终目标 虽然这项研究再现了引发冲击的过程,但最终目标是测量冲击加速粒子本身。Schaeffer说,对于那一步,“一旦我们开发出足够强大的冲击能力,就可以使用相同的诊断。作为奖励,”他补充说,“这种诊断类似于航天器如何测量太空冲击中的粒子运动,所以未来结果可以直接比较。“。球探网足球比分为你报道
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