В МФТИ создали лабораторную модель космического джета
Российские ученые разработали лабораторную модель космического джета. Для этого они использовали лазерную установку, с помощью которой сфокусировали мощные импульсы на медной мишени. В результате удалось получить пучок протонов, движущийся с околосветовой скоростью. По словам создателей модели — специалистов Московского физико-технического института (МФТИ), изучение джетов может привести к новым астрофизическим открытиям и помочь в разработке технологий для космических полетов.
Космические джеты — это мощные струи плазмы, которые вырываются из центра черных дыр и нейтронных звезд со скоростью, близкой к световой. Происходит это следующим образом: когда вокруг этих астрономических объектов формируются аккреционные диски, выделяется энергия — именно она выбрасывает в окружающее космическое пространство вещество и мощное излучение.
Вращающаяся материя и магнитные поля взаимодействуют друг с другом, в результате чего часть вещества вырывается из центра диска, тем самым образуя джет.
Сегодня ученые имеют возможность наблюдать за струями плазмы благодаря радиотелескопам и рентгеновским обсерваториям. Но не менее важную роль играет моделирование — теоретическое и экспериментальное. Именно его и провели ученые МФТИ.
Экспериментальной основой послужила лазерная установка, на которой лазерные импульсы (их продолжительность составила одну пикосекунду) сфокусировали на 10-микрометровой медной мишени. В результате удалось получить пучок протонов, который вылетел почти со скоростью света и был с очень малым углом расходимости. Этот пучок — и есть та самая лабораторная модель джета.
Ключевую роль в его формировании сыграла циклотронная неустойчивость. При ней, как следует из статьи, возникают токи — они усиливают магнитное поле оси пучка и создают положительную обратную связь. После этого пучок закручивается и сужается, а частицы, как следствие, разгоняются в одном направлении и делят струю плазмы на отдельные образования.
Помимо лабораторной модели, в МФТИ также создали теоретическую модель, которая объяснила результаты экспериментов. Работы проводилась на базе АО «ЦНИИмаш», а ее итоге размещены в Астрономическом журнале РАН.
«Нам удалось теоретически и экспериментально продемонстрировать, что развитие циклотронной неустойчивости с генерацией циклотронного излучения играет ключевую роль в ряде процессов в плазме с магнитным полем», — заявил профессор кафедры теоретической физики имени Ландау МФТИ Владимир Крайнов, перечислив среди этих процессов самолокализацию плазмы, преобразование ее вращательного движения в поступательное, циклотронное ускорение заряженных частиц, а также разделение струи плазмы.
Ранее физики Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) воссоздали джет черной дыры, используя мощные лазеры, дейтерий и гелий-3.Эксперимент призван выяснить, что происходит у горизонта событий черной дыры.
Между тем студенты МФТИ в январе создали прототип компактного терминала лазерной связи. По их мнению, устройство не только в разы ускорит передачу данных со спутников на Землю, но и обеспечит быструю связь между космическими аппаратами, находящимися на орбите. Терминал можно будет интегрировать даже в кубсат — за счет его небольших габаритов, экономичности и малого энергопотребления.
