ЦЕРН ствара космичке „ватрене кугле“ које би могле открити скривени магнетизам Универзума
Међународна група истраживача на челу са Универзитетом у Оксфорду постигла је прво место у свету генерисањем „ватрених кугли“ у плазми помоћу суперпротонског синхротронског акцелератора у ЦЕРН-у у Женеви. Њихов циљ је био да истраже како плазма млазови из удаљених блазара остају стабилни док путују кроз свемир.
Резултати тима, објављени 3. новембра год ПНАСможе помоћи у решавању велике мистерије о гама зрацима који недостају у Универзуму и његовим огромним, невидљивим магнетним пољима.
Блазарс и слагалица несталих гама зрака
Блазари су врста активне галаксије коју покрећу супермасивне црне рупе које избацују моћне, уске млазове честица и зрачења скоро брзином светлости. Ови снопови ослобађају изузетно енергичне гама зраке који могу достићи неколико тераелектронволта (1 ТеВ = 1012 еВ), које детектују земаљске опсерваторије.
Док ови ТеВ гама зраци путују кроз међугалактички простор, они ступају у интеракцију са слабим позадинским светлом звезда, стварајући каскаде парова електрон-позитрон. Ови парови би затим требало да се сударе са космичком микроталасном позадином, стварајући гама зраке ниже енергије (око 109 еВ или ГеВ). Међутим, свемирски телескопи гама зрака као што је НАСА-ин Ферми сателит нису приметили овај очекивани сигнал. Узрок овог неслагања дуго је био непознат.
Научници су предложили два могућа објашњења. Једна теорија сугерише да слаба магнетна поља између галаксија одбијају парове електрон-позитрон, преусмеравајући настале гама зраке даље од Земље. Други, укорењен у физици плазме, предлаже да сами парови постану нестабилни док пролазе кроз танак гас који испуњава међугалактички простор. У овом сценарију, мали поремећаји у плазми стварају магнетна поља и турбуленцију која црпе енергију из зрака.
Рекреирање космичких услова у лабораторији
Да би тестирао ове идеје, истраживачки тим – комбинујући експертизу Оксфорда и Централног ласерског постројења (ЦЛФ) Савета за науку и технологију (СТФЦ) – користио је ЦЕРН-ов ХиРадМат (високо зрачење у материјале) подешавање. Они су произвели снопове парова електрон-позитрон користећи супер протонски синхротрон и послали их кроз плазму дугу један метар. Овај експеримент је послужио као мала симулација како се каскада пара блазара креће кроз међугалактичку материју.
Мерењем облика зрака и магнетних поља које је генерисала, истраживачи су успели да утврде да ли нестабилности плазме могу бити довољно јаке да поремете проток зрака.
Изненађујући резултати указују на древна магнетна поља
Налази су били неочекивани. Уместо да се распадне, парни сноп је остао чврсто фокусиран и скоро паралелан, показујући врло мало сметњи или магнетне активности. Када се примени на космичке размере, ово сугерише да су нестабилности плазме саме по себи сувише слабе да би се објасниле недостајуће гама зраке.
Исход подржава алтернативно објашњење – да међугалактички медијум садржи магнетно поље преостало из раног Универзума.
Водећи истраживач професор Гианлуца Грегори (Одељење за физику, Универзитет у Оксфорду) је рекао: „Наша студија показује како лабораторијски експерименти могу помоћи да се премости јаз између теорије и посматрања, побољшавајући наше разумевање астрофизичких објеката са сателитских и земаљских телескопа. Такође наглашава значај експерименталних објеката у развоју нових експеримената у свету, посебно у повећању сарадње између експеримената на земљи. физички режими“.
Рани универзум и порекло магнетизма
Резултати постављају нова питања о томе како се такво магнетно поље могло формирати. Сматра се да је рани Универзум био веома униформан, па је постојање магнетних поља из тог доба тешко објаснити. Истраживачи сугеришу да би одговор могао укључивати физику изван Стандардног модела. Очекује се да ће будуће опсерваторије као што је Черенковска опсерваторија телескопа (ЦТАО) пружити оштрије податке за истраживање ових теорија.
Коистраживалац професор Боб Бингхам (СТФЦ Централ Ласер Фацилити и Универзитет Стратхцлиде) је рекао: „Ови експерименти показују како лабораторијска астрофизика може тестирати теорије универзума високе енергије.
Коистраживалац професор Субир Саркар (Одељење за физику, Универзитет у Оксфорду) је додао: „Било је забавно бити део оваквог иновативног експеримента који додаје нову димензију граничним истраживањима која се раде у ЦЕРН-у – надамо се да ће наш упечатљив резултат изазвати интересовање у плазми (астро)физици за фундаментална питања у вези са питањима физике. земаљска лабораторија за физику високих енергија“.
Пројекат је окупио научнике са Универзитета у Оксфорду, СТФЦ-овог Централног ласерског постројења (РАЛ), ЦЕРН-а, Лабораторије за ласерску енергију Универзитета у Рочестеру, АВЕ Алдермастона, Националне лабораторије Лоренса Ливермора, Института Макс Планк за нуклеарну физику, Универзитета Исланда и Института Супериор Либон.
