Физики долго замечали, что частицы как электроны и атомные ядра могут ускориться к чрезвычайно высоким скоростям в космосе. Исследователи полагают, что процессы связались с плазмой, горячее четвертое состояние вещества, в котором электроны отделились от атомных ядер, могло бы быть ответственным.
Некоторые модели теоретизируют, что магнитное повторное соединение, которое происходит, когда линии магнитного поля в плазменной хватке обособленно и снова соединяются, выпуская большие суммы энергии, могло бы вызвать ускорение.Решая эту проблему, команда исследователей во главе с Уиллом Фоксом, физиком в Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) американского Министерства энергетики (DOE), недавно использовала лазеры, чтобы создать условия, которые подражают астрофизическому поведению.
Лабораторная техника позволяет исследование подобной космосу плазмы в которой управляют и восстанавливаемой окружающей среде. «Мы хотим воспроизвести процесс в миниатюре, чтобы провести эти тесты», заявили Fox, ведущий автор исследования, изданного в журнале Physics of Plasmas.Команда использовала программу моделирования под названием Plasma Simulation Code (PSC), который отслеживает плазменные частицы в виртуальной среде, где они действуются на моделируемыми магнитными и электрическими полями.
Кодекс, порожденный в Германии и, был далее разработан Fox и коллегами в Университете Нью-Гэмпшира, прежде чем он присоединился к PPPL. Исследователи провели моделирования на суперкомпьютере Титана на Средстве для Вычисления Лидерства Ок-Риджа, Офис САМКИ Научного Пользовательского Средства, в Окриджской национальной лаборатории, через Инновационное и Новое Вычислительное Воздействие САМКИ на Теорию и Эксперимент (ПОДСТРЕКАЕТ) программу.
Моделирования основываются на исследовании Fox и другими учеными, устанавливающими, что созданный из лазера plasmas может облегчить исследование процессов ускорения. В новых моделированиях, такой plasmas внешний пузырь и врезались друг в друга, вызывая магнитное повторное соединение. Эти моделирования также предлагают два вида процессов, которые передают энергию от события повторного соединения до частиц.Во время одного процесса, известного как ускорение Ферми, частицы получают энергию, поскольку они подпрыгивают назад и вперед между внешними краями двух сходящихся плазменных пузырей.
В другом процессе под названием ускорение X-линии энергия переходит к частицам, поскольку они взаимодействуют с электрическими полями, которые возникают во время повторного соединения.Fox и команда теперь планируют провести физические эксперименты, которые копируют условия в моделированиях, используя и средство лазера ОМЕГИ на Лаборатории Университета Рочестера для Лазерной Энергетики и Национальное Средство для Воспламенения на Ливерморской национальной лаборатории САМКИ. «Мы пытаемся видеть, можем ли мы получить ускорение частицы и наблюдать энергичные частицы экспериментально», заявила Fox.