Лазерный мир

Международная группа физиков придумала способ сделать нейтронную звезду в лаборатории с помощью лазерных клещей и антивещества.

Очень трудно изучать нейтронные звезды в космосе. Во-первых, к ним пока не долетишь, во-вторых, на них не приземлишься, вернее, не призвездишься из-за сверхсильных магнитных полей и экстремальных температур. Ученые нашли способ не летать к нейтронным звездам, а создавать их прямо на Земле – в лаборатории.

Звезду предлагается создать с помощью небольшого устройства. Крошечный пластиковый блок (так называемый образец) пронизан насквозь тоненькими каналами диаметром в микрон. Эти каналы заполнены плазмой. С двух противоположных сторон по блоку одновременно вдоль каналов бьют сверхсильными импульсами два лазера – они буквально берут блок в клещи.

«Когда лазерные импульсы проникают в канал с плазмой, каждый из лазеров со своей стороны ускоряет облако чрезвычайно быстрых электронов, – объясняет процесс Тома Тончян (Toma Toncian) из Центра Гельмгольца в Дрездене (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf – HZDR). – Эти два подгоняемых лазерами электронных облака мчатся навстречу друг другу с сумасшедшей энергией».

На смоделированных изображениях показано, как изменяется плотность плазмы (черно-белая) при попадании на нее мощных лазеров с обеих сторон.

Столкновение встречных электронных облаков получается настолько сильным, что производит чрезвычайно большое количество гамма-квантов – фотонов с энергией выше, чем у рентгеновских лучей. Образовавшийся рой гамма-квантов настолько плотен, что легкие частицы неминуемо сталкиваются друг с другом. И тут свет в виде фотонов должен превратиться в материю в виде электрон-позитронных пар (позитроны – это античастицы электронов). И процесс этих превращений сопровождают очень сильные магнитные поля.

«Эти магнитные поля могут фокусировать позитроны в пучок и сильно их ускорять», – говорит руководитель проекта Алексей Арефьев (Alexey Arefiev), физик из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Вот такая идейная конструкция. На самом деле еще никто в мире не превращал свет в электрон-позитронные пары – это предсказание квантовой электродинамики только предстоит проверить экспериментально.

А пока ученые протестировали свою необычную идею с помощью сложной компьютерной симуляции. Результаты моделирования их обнадежили.

«Я был удивлен, что при моделировании в итоге образовались позитроны высокой энергии, которые сформировали пучок, – делится радостью Арефьев. – Такие процессы, вероятно, будут иметь место, в том числе, в магнитосфере пульсаров, то есть быстро вращающихся нейтронных звезд. Наша новая концепция позволит смоделировать такие явления в лаборатории, по крайней мере, до некоторой степени, что позволило бы нам лучше понять их», – добавляет ученый.

Как утверждается в пресс-релизе HZDR, устройство с двумя встречными лазерами должно быть намного более эффективным, чем предыдущая идея одиночного лазерного удара. Двойной лазерный удар должен генерировать в 100 000 раз больше позитронов, чем одиночный.

«К тому же, наша идея не требует столь мощных лазеров, как другие концепции, – подчеркивает Тончян. – Это, вероятно, облегчило бы реализацию идеи на практике».

Пока предложенная концепция остается спекулятивной, но команда ее авторов утверждает, что технологии, позволяющие реализовать ее, уже существуют на некоторых объектах. Исследование было опубликовано в журнале Communications Physics .

Источник: https://smotrim.ru/article/2592844