Международная исследовательская группа провела лабораторные эксперименты в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса, дающие новое представление о сложном процессе ионизации под давлением планет-гигантов и звезд. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature 24 мая.
Ученые использовали самый большой и мощный в мире лазер National Ignition Facility (NIF), чтобы создать экстремальные условия, необходимые для ионизации под давлением.
С помощью 184 лазерных лучей команда нагрела полость с образцом бериллия диаметром 2 мм. В результате в течение нескольких наносекунд образовался крошечный кусок материи, как у карликовых звезд.
Сильно сжатый образец бериллия, плотность которого в 30 раз превышает окружающее твердое вещество, исследовали и обнаружили, что после сильного нагревания и сжатия по меньшей мере три из четырех электронов его переходили в ведущие состояния.
Исследователи напомнили, что вещество в недрах планет-гигантов и некоторых относительно холодных звезд сильно сжато весом верхних слоев, и такие условия приводят к его полной ионизации. В то время как ионизация в горячих звездах в основном определяется температурой, ионизация под давлением доминирует в более холодных объектах.
“Степень ионизации атомов внутри звезд имеет решающее значение для того, насколько эффективно энергия может транспортироваться от центра наружу с помощью излучения… Если это будет слишком бурно, жизнь, которую мы знаем, может быть невозможна на близкой орбите вокруг маленьких звезд”, – объяснил Доминик Краус, профессор физики в Университете Ростока и руководитель группы Гельмгольц-центра Дрезден-Россендорф, участвовавшей в исследовании.
Несмотря на важность структуры и эволюции небесных объектов, ионизация под давлением как путь к высокоионизированной материи теоретически недостаточно изучена. Кроме того, необходимые экстремальные состояния материи очень трудно создать и изучить, отметил физик Тило Доппнер из руководившей проектом лаборатории имени Лоуренса.
“Наша работа открывает новые пути для изучения и моделирования поведения материи при экстремальном сжатии. Ионизация в плотной плазме является ключевым параметром”, – указал он.
Исследование также имеет значительные последствия для экспериментов термоядерного синтеза, добавил Доппнер.
Профессор физики в Университете Ростока Рональд Редмер подчеркнул, что моделирование и оценка исследуемых состояний плазмы является очень сложным процессом, требующим огромной вычислительной мощности. Потребовалось несколько лет, чтобы достичь текущего понимания экспериментальных данных.
Ученые надеются получить дальнейшее понимание материи под давлением в миллиарды атмосфер на установке в Германии. Они хотят достичь подобных условий в гораздо меньшем масштабе, что позволило бы проводить гораздо больше экспериментов, чем возможно на NIF.
Ранее сообщалось, что ученым удалось получить материю из света.
Физики измерили время “жизни” легендарной частицы
Новини від Корреспондент.net в Telegram. Підписуйтесь на наш канал https://t.me/korrespondentnet