Badania wskazują że na Ziemi mogą powstać pola magnetyczne o sile czarnych dziur

Naukowcy powinni być w stanie wytworzyć na Ziemi pola magnetyczne, które rywalizowałoby z siłą tych obserwowanych w czarnych dziurach i gwiazdach neutronowych – sugerują nowe badania.

Według nowego artykułu badawczego, którego autorem jest Masakatsu Murakami i współpracownicy z Uniwersytetu Osaka, takie silne pola magnetyczne, które powstałyby w wyniku wystrzeliwania w mikro tuby wiązki laserowej, są ważne dla prowadzenia podstawowych badań fizyki, materiałoznawstwa i astronomii. Artykuł został opublikowany 6 października w ogólnodostępnym czasopiśmie Scientific Reports .

Większość pól magnetycznych na Ziemi, nawet sztucznych, nie jest szczególnie silna. Rezonans magnetyczny (MRI), stosowane w szpitalach zazwyczaj wytwarza pola około 1 tesli lub 10.000 Gauss. (Dla porównania, pole geomagnetyczne, które przesuwa igły kompasu na północ, ma wartość od 0,3 do 0,5 gausa.) Niektóre urządzenia badawcze MRI wykorzystują pola o wartości do 10,5 tesli lub 105000 gausów, a eksperyment laboratoryjny z użyciem laserów w 2018 r. stworzył pole o wielkości do około 1200 tesli, czyli nieco ponad 1 kilotesla.

Teraz nowe symulacje sugerują, że wygenerowanie pola megatesla – czyli pola 1 miliona tesli – powinno być możliwe. Murakami i jego zespół wykorzystali symulacje komputerowe i modelowanie, aby odkryć, że strzelanie ultrasilnymi impulsami laserowymi do pustych rur o średnicy zaledwie kilku mikronów może pobudzić elektrony w ściance rury i spowodować, że niektóre wskoczą do pustej wnęki w środku rury, implodując rurkę. Oddziaływanie tych ultra-gorących elektronów i próżni wytworzonej podczas implozji rury prowadzi do przepływu prądu elektrycznego. Przepływ ładunków elektrycznych jest tym, co tworzy pole magnetyczne. W tym przypadku przepływ prądu może wzmocnić istniejące wcześniej pole magnetyczne o dwa do trzech rzędów wielkości – stwierdzili naukowcy.

Pole magnetyczne megatesla nie trwało długo, zanikając po około 10 nanosekundach. Ale to dużo czasu na współczesne eksperymenty fizyczne, które często działają z cząstkami i warunkami, które znikają w czasie znacznie krótszym niż mrugnięcie okiem.

Murakami i jego zespół następnie wykorzystali symulacje superkomputerów, aby potwierdzić, że te ultrasilne pola magnetyczne są w zasięgu nowoczesnych technologii. Obliczyli, że wytworzenie tych pól magnetycznych w świecie rzeczywistym wymagałoby systemu laserowego o energii impulsu od 0,1 do 1 kilodżuli i całkowitej mocy od 10 do 100 petawatów. (Petawat to milion miliardów watów.) Dziesięciopetawatowe lasery są już wdrażane w ramach europejskiej infrastruktury ekstremalnego światła, a chińscy naukowcy planują zbudować laser o mocy 100 petawatów zwany Stacją Ekstremalnego Światła, podał Science Magazine w 2018.

Ultrasilne pola magnetyczne mają wiele zastosowań w fizyce podstawowej, w tym w poszukiwaniu ciemnej materii. Supermocne magnesy mogą również ograniczać plazmę wewnątrz reaktorów jądrowych na mniejszym obszarze, torując drogę dla opłacalnej energii z syntezy jądrowej w przyszłości.

Źródło: Stephanie Pappas

Generation of megatesla magnetic fields by intense-laser-driven microtube implosions

Zdjęcia: Shutterstock

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x