فیزیکدانان پروتون ها را در حال موج سواری در امواج ضربه ای گرفتند
پروتون ها می توانند در امواج واقعاً ناگهانی حرکت کنند.
یک آزمایش جدید نشان می دهد که ذرات زیر اتمی را می توان با فرایندی مشابه موج سواران که موج می گیرند ، تسریع کرد. پروتون ها نه از موج اقیانوس ، بلکه از امواج ضربه ای داخل پلاسما ، مخلوطی از ذرات باردار الکتریکی ، افزایش سرعت می گیرند. چنین امواج ضربه ای ، اغتشاشات شبیه رونق صوتی هستند که با افزایش ناگهانی چگالی ، دما و فشار مشخص می شوند.
این تحقیق می تواند به دانشمندان در درک بهتر برخی از ذرات پرانرژی که در کیهان فشرده می شوند ، کمک کند. تصور می شود که امواج ضربه ای در فضا باعث حرکت ذرات باردار می شوند ، اما هنوز به طور کامل درک نشده است چگونگی دریافت ذرات معلق ( SN: 11/12/20 ).
در آزمایشی که انواع خاصی از امواج شوک کیهانی را تقلید کرد ، پروتون ها به انرژی حداکثر تا 80،000 ولت الکترون رسیدند ، فیزیکدانان 19 آگوست را در فیزیک طبیعت گزارش کرده اند. در فضا ، امواج ضربه ای مشابه در جایی رخ می دهد که خروجی ذرات باردار از خورشید به عنوان مثال با میدان مغناطیسی زمین برخورد می کند ، و همچنین جایی که این ذرات با نزدیک شدن به سرعت لبه منظومه شمسی ، در آنچه شوک خاتمه نامیده می شود ( SN: 10/4/13 ).
دانشمندان از لیزرهای قدرتمندی برای ایجاد فیزیک چنین امواج شوک کیهانی در مقیاس کوچکتر استفاده کردند. در آزمایش ، یک انفجار لیزری یک هدف را بخار کرد و یک انفجار مراقبت از پلاسما را به ابری از گاز هیدروژن ارسال کرد. هنگامی که پلاسما از طریق گاز عبور می کند ، یک موج ضربه ای شکل می گیرد و پروتون های گاز سریعتر می شوند ، اندازه گیری ها نشان داده شده است.
دانشمندان پیش بینی کرده بودند که پروتون ها را می توان با فرایندی به نام شتاب گشت و گذار سریع ، که در حضور میدان مغناطیسی اتفاق می افتد ، تسریع کرد. ذره ای توسط میدان الکتریکی موج ضربه ای به جلو رانده می شود و میدان مغناطیسی به ماندن ذره در مسیر کمک می کند. اگر ذره از موج ضربه ای دور شود ، میدان مغناطیسی مسیر ذره را پیچانده تا آن را به موج برگرداند ، بنابراین پروتون می تواند دوباره موج بزند.
جولین فوکس از CNRS و آزمایشگاه استفاده از لیزرهای شدید ، در Palaiseau ، فرانسه می گوید که البته چنین بازگشت اتوماتیک برای موج سواران انسانی وجود ندارد. خیلی بد است ، او می گوید: “من فکر می کنم آنها این را دوست دارند.”
با این حال ، اندازه گیری ها به تنهایی مشخص نکرده است که آیا موج سواری عامل افزایش سرعت پروتون ها است. فردریکو فیوزا ، فیزیکدان پلاسما از آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC در منلو پارک ، کالیفرنیا ، که در این تحقیقات مشارکت نداشت می گوید: “چالش همیشه در تفسیر است ، بنابراین دقیقاً چه چیزی باعث این شتاب شده است.”
بنابراین فوکس و همکارانش شبیه سازی کامپیوتری آزمایش را ایجاد کردند. مقایسه شبیه سازی ها و داده های واقعی نشان می دهد که پروتون ها در حال حرکت در موج ضربه بودند.
کارولین کورانز فیزیکدان پلاسما از دانشگاه میشیگان در آن آربور می گوید: “این قطعاً یک نتیجه هیجان انگیز است.” او می گوید امیدوار است تحقیقات بیشتر بتواند شواهد مستقیم تری را کشف کند که به شبیه سازی های رایانه ای وابسته نیست. “این برای کارهای آینده بسیار امیدوار کننده است.”