科学家在实验室制造微型超新星激波：模拟粒子加速
在一项新研究中 ， 研究人员在实验室里创造了微型的超新星激波 ， 希望解决一个困扰科学家已久的宇宙之谜 。
当恒星死亡并以超新星的形式爆发时 ， 会在周围的等离子体中产生强大的激波 ， 将宇宙射线或高能粒子喷射到宇宙中 。 激波就如同粒子加速器 ， 可以使高能粒子的喷射速度达到接近光速的水平 。 然而 ， 科学家还没有完全了解激波是如何加速这些粒子的 。
美国能源部SLAC国家加速器实验室的资深科学家弗雷德里科·菲乌扎（FredericoFiuza）领导了这项新研究 ， 他说："这些（超新星）是令人着迷的系统 ， 但由于它们距离太远 ， 很难进行研究 。 "
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因此 ， 为了更好地研究这些宇宙冲击波 ， 科学家们开始尝试在地球上进行重现 。 研究人员已经创造了一个超新星残骸的微型版本 。 "我们并不是要在实验室中制造超新星残骸 ， 但我们可以从中了解更多关于天体物理激波的物理知识 ， 并验证数据模型 ， "菲乌扎在声明中说道 。
菲乌扎和同事们致力于创造一种快速扩散的冲击波 ， 可以模拟超新星爆发后的激波 。 他们在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置工作 ， 在那里 ， 他们向碳薄片发射强大的激光 ， 产生两个相互瞄准的等离子体流 。 据介绍 ， 当两个等离子体流碰撞时 ， 它们"在类似超新星遗迹激波的条件下"产生了一种冲击波 。 研究人员利用光学和X射线技术对该实验进行了观察 。
通过分析实验室里制造出的微型超新星激波 ， 研究人员证实了这种激波能够将电子加速至接近光速 。 然而 ， 这些电子如何达到如此告诉仍然是一个谜 ， 这促使科学家转向计算机建模 。 研究小组成员安娜·格拉希（AnnaGrassi）说："即使在实验中 ， 我们也无法看到粒子如何获得能量的细节 ， 更不用说在天体物理观测中了 ， 而这正是模拟实验真正发挥作用的地方 。 "
现在 ， 尽管激波加速粒子的宇宙之谜仍然未解 ， 但格拉希创建的计算机模型揭示了一个可能的答案 。 根据这些模型 ， 格拉希提出 ， 激波中的湍流电磁场似乎可以将电子加速到所观察到的极高速度 。
【科学家在实验室制造微型超新星激波：模拟粒子加速】研究人员将继续研究加速电子发出的X射线 ， 并不断完善计算机模拟实验 。 除了这项工作中研究的电子之外 ， 未来的其他研究还将涉及同样在激波中喷射而出的带正电荷的质子 。 这项研究的详细结果发表在6月8日的《自然-物理》（NaturePhysics）杂志上 。
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