等离子体实验再现了天体物理射流

2017-07-21 05:09:24

作者:Jeff Hecht(图片来源:S You / G Yun / PM Bellan)带电粒子的射流 - 类似于从恒星和星系喷出的粒子 - 在新的实验室实验中第一次被捕获这项研究可能有助于天体物理学家了解磁场如何限制射流长达数十万光年天体物理飞机是宇宙中最大和最有活力的物体之一他们内心的物质几乎以来自星系中心巨大黑洞的光速传播较小的喷气式飞机以较低的速度从年轻恒星甚至褐矮星喷出理论家认为,当材料从周围的圆盘落到一个巨大的旋转物体上之前,它们会在物体和圆盘产生的磁场从物体的两极向外漏出之前出现确切的机制尚不清楚,但世界上有几个研究小组正在利用磁场在实验室中建造小型喷气机其中一个小组由美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的等离子体物理学家保罗贝兰领导,大约三年前在实验室里制造了一架喷气式飞机但是形成过程如此短暂 - 只持续了百万分之二秒 - 很难理解基础物理学 “人们认为磁场可以加速喷气式飞机,但我认为任何人都没有任何关于喷气机为什么会变瘦的模型,”贝兰说现在,同一个团队通过改进其设置,包括增加一个超快相机,在成型过程中捕获了一架喷气式飞机出现的图片显示出比研究人员预测的更有条理的演变,并揭示了为什么喷气机如此精简贝兰告诉“新科学家”杂志说:“最初我们认为会产生大量的等离子体 - 我们没想到我们看到的所有细节”在该实验中,在金属盘和周围金属环之间施加高电压盘后面的磁线圈产生的磁场环绕着环盘系统因此,当气体被泵送通过盘中的孔时,它被电离并沿着弯曲的磁场线行进,以满足通过环中的孔泵送的电离气体 - 形成“蜘蛛腿”由于简单的物理定律,地层很快就变成了射流 - 在同一方向流动的电流相互吸引,而在相反方向流动的电流相互排斥因此,从中心盘中的孔流出的等离子体中的带电粒子流 - 并联电流线 - 汇集在一起​​这个强大的中心光束击中了蜘蛛的“脚”,电流流回光盘这个过程最终将蜘蛛腿撕开,形成一个喷射器您可以查看Bellan描述实验的演示文稿并在此处说明设备该过程的另一种观点涉及围绕等离子体流卷曲的磁场,因为它们围绕任何流动的电流当溪流汇集在一起​​时,围绕它们的磁场变强,就像橡皮筋收紧一样 “橡皮筋挤压在等离子体上并赋予其形状,”Bellan说当等离子体射击时,带状磁场随之移动 “就像你沿着纸管轴滑动橡皮筋一样,”他解释道 “如此多的磁场线正在挤压它,它变得长而且很脆弱”在真空室中操作,Bellan的小组能够制造长达三分之一米的喷气式飞机,