Вчені вперше на Землі отримали матерію з чорної діри

У лабораторії вперше було отримано речовину, яка має властивості, ідентичні плазмі в околицях чорної діри. Про це йдеться в спільній роботі російських, японських і французьких учених. Патріоти України пропонують вам дізнатися подробиці цього цікавого експерименту. Далі - мовою оригіналу статті.

О какой плазме идет речь?

В лабораторных условиях были получены аккреционные диски черной дыры. Это такая структура, которая возникает в результате диффузного материала, обладающего вращательным моментом, на массивное центральное тело.

Такие диски появляются также вокруг звёзд в тесных двойных системах, во вращающихся галактиках и в протопланетных образованиях. Кроме этого, аналогичное вещество появляется в механизме гамма-всплесков, сопровождающих слияние нейтронных звёзд и коллапс ядер сверхновых и гиперновых звёзд.

Сжатие вещества, а также выделение тепла в результате трения дифференциально вращающихся слоёв, приводит к разогреву аккреционного диска.

Как вещество появляется естественным путем?

Мы уже говорили, что газ, перетекающий от одного компонента системы к другому, имеет значительный момент вращения: он появляется из-за орбитального движения. Поэтому частицы газа не могут падать на звезду радиально. Вместо этого они движутся вокруг неё по кеплеровским орбитам.

В результате образуется газовый диск, в котором распределение скоростей соответствует законам Кеплера. Согласно нему слои, расположенные ближе к звезде, будут иметь большие скорости. Однако из-за трения между слоями газа их скорости выравниваются, и внутренние слои передают часть своего момента импульса наружу.

Вследствие этого внутренние слои приближаются к звезде и, в конце концов, падают на её поверхность. Фактически, траектории отдельных частиц газа имеют вид спиралей, которые медленно закручиваются.

Радиальное смещение вещества в аккреционном диске сопровождается высвобождением гравитационной энергии, часть которой превращается в кинетическую энергию (ускорение движения газа при приближении к звезде), а другая часть превращается в тепло и разогревает вещество диска. Поэтому аккреционный диск испускает тепловое электромагнитное излучение. Кинетическая энергия газа при столкновении с поверхностью звезды также трансформируется в тепловую энергию и излучается.

Как вещество создали в лаборатории?

Основным свойством образования таких рентгеновских источников будет сильное магнитное излучение. Его магнитное поле и индукция могут достигать нескольких тысяч Тесла, отмечают в своей работе исследователи из института ЛаПлаз, НИЯУ МИФИ и лаборатории CELIA Университета Бордо.

Астрофизика долгое время считалась уделом наблюдателей, поскольку повлиять на изучаемые ею явления или тем более воспроизвести их представлялось, мягко говоря, затруднительным. Уникальность нашего эксперимента в том, что параметры полученной плазмы не нужно масштабировать, они соответствуют действительным параметрам плазмы в окрестности чёрной дыры тесных двойных систем типа Лебедь Х-1.

Филипп Корнеев, доцент Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ

Суть метода заключается в эффекте отражения мощного лазерного луча вдоль спиралевидной внутренней поверхности мишени. Мишенью становится свернутый кусочек фольги, размер которого составляет несколько сот микрон.

Лазерный луч подает энергию в 330 Джоулей длительностью в одну пикосекунду. Таким образом он почти полностью поглотился в полости мишени, создав внутри релятивистскую плазму и магнитное поле индукцией более 2 тысяч Тесла.

По словам Корнева, за счет того, что такой мощный лазер был направлен на сравнительно малую мишень в течение 10-12 секунд, мощность импульса оказалась примерно в 20 раз больше потребляемой мощности всей энергетики Земли.

После этого в объеме мишени на несколько пикосекунд образовалась материя с температурой в миллиарды градусов, плотностью 1018 частиц на см3 и вмороженным магнитным полем более 2000 Тесла. Именно эти параметры можно обнаружить у плазмы в активной области рентгеновских источников

Согласно тексту исследования, объем раскаленной замагниченной материи был достаточным, чтобы обладать основными характеристиками своего космического прототипа. Этому также способствовали условия эксперимента, в частности то, что внутри объема плазмы магнитные поля были направлены навстречу друг другу таким образом, что в области соприкосновения встречных магнитных линий происходила аннигиляция магнитного поля, приводящая к возникновению потоков частиц со скоростями, близкими скорости света.

Что теперь?

Проведенный опыт показал, что разработанная международной группой методика может создавать не только квазистационарные магнитные поля рекордной величины, но и моделировать состояние возникающей в них плазмы с высокой плотностью энергии вещества и электромагнитной энергии. На данном этапе это очень востребовано в лабораторной астрофизике.

Этот опыт, по мнению международной группы, станет основой для усовершенствования техники, которая создает направленные пучки частиц: сделает их более эффективными и мощными. Такие устройство активно используются в экспериментальной науке, медицине, системах безопасности.

Студентів, старших за 25 років, можуть позбавити відстрочок від мобілізації: У Міносвіти готують новий закон

вівторок, 29 квітень 2025, 9:03

З'явилась інформація про те, що студентів старше 25 років можуть позбавити відстрочок від мобілізації. Зокрема, вже готуються зміни до відповідного закону, передають Патріоти України. Таку заяву зробив заступник міністра освіти Михайло Винницький в ефі...

"Попереджаю - нерви можуть здавати": У польському підручнику для школярів знайшли проросійську риторику щодо України

вівторок, 29 квітень 2025, 7:59

Голова фонду «Український дім» Мирослава Керик звернула увагу на зміст польського підручника з географії для шостих класів 2019 року видання. Вона зазначила, що розділ, присвячений Україні, містить велику кількість неточностей і дезінформації, подібної...