ההערכה: מדובר בהתנגשות של חומר ואנטי חומר בקרבת חורים שחורים או כוכבי ניוטרון שקרסו המכונים מגנטרים
פרצי רדיו מהירים מסתוריים הם בין התופעות הכי מבלבלות ביקום, הם משחררים בשנייה אחת כמות אנרגיה שהשמש פולטת בשנה. חוקרים באוניברסיטת פרינסטון, מעבדת פרינסטון לפיזיקת פלזמה של משרד האנרגיה האמריקני ומעבדת המאיץ הלאומית SLAC דימו והציעו עכשיו ניסוי לא יקר ליצירה וצפייה בשלבים המוקדמים של התהליך הזה באופן שבעבר נחשב בלתי אפשרי באמצעות הטכנולוגיה של היום.
גופים שמימיים כגון כוכבי נייטרונים, או כוכבים שקרסו, המכונים מגנטרים (מגנט + כוכב) המוקפים בשדות מגנטיים חזקים אחראים לפרצים המרשימים בחלל. לפי תאוריית האלקטרודינמיקה הקוונטית (QED), השדות האלה כל כך עוצמתיים שהם הופכים את הוואקום בחלל לפלזמה אקזוטית העשויה מחומר ואנטי חומר בצורת זוגות של אלקטרונים עם מטען שלילי ואלקטרונים עם מטען חיובי. חושבים שפליטות מהזוגות האלה אחראיות לפרצי הרדיו המהירים החזקים.
פלזמת החומר- אנטי חומר, “פלזמת זוגות”, מנוגדת לפלזמה הרגילה שמזינה ריאקציות מיזוג ומהווה 99% מהיקום הנראה. הפלזמה הזאת עשויה מחומר בצורת אלקטרונים וגרעיני אטום עם מסה הרבה יותר גדולה, או יונים. פלזמות האלקטרון- פוזיטרון מורכבות מחלקיקים עם מסה שווה אבל מטענים מנוגדים שנתונים להשמדה ויצירה. פלזמות כאלה יכולות להפגין התנהגות קולקטיבית שונה לגמרי.
“הדמיית המעבדה שלנו היא אנלוג בקנה מידה קטן של סביבת מגנטר”, אמר הפיזיקאי קינן צ’ו מהמחלקה למדעי האסטרופיזיקה בפרינסטון. “זה מאפשר לנו לנתח את פלזמות הזוגות שמתוארת ע”י “QED, אמר צ’ו, המחבר הראשון של מאמר שהוצג בהבלטה לאחרונה ב- Physics of Plasmas, וגם המחבר הראשון של מאמר ב- Physical Review Letters שהמאמר הנוכחי מרחיב.
הפיזיקאי קינן צ’ו עם תמונות של פרץ רדיו מהיר בשתי גלקסיות. התמונות משמאל מראות את הגלקסיות, ומימין מוצגות תמונות משופרות דיגיטלית. קווים אובליים מקווקווים מציינים את מקום הפרצים בגלקסיות.
קרדיט: Qu photo by Elle Starkman; galaxy photos courtesy of NASA; collage by Kiran Sudarsanan.)
“במקום לדמות שדה מגנטי חזק, אנחנו משתמשים בלייזר חזק”, אמר צ’ו. “הוא ממיר אנרגיה לפלזמת זוגות באמצעות מה שאנו מכנים מפלי QED. לאחר מכן פלזמת הזוגות משנה את פולס הלייזר לתדר גבוה יותר”, אמר. “התוצאה המרגשת מדגימה את הסיכויים ליצור ולצפות בפלזמת זוגות QED במעבדות ולאפשר ניסויים לאימות תיאוריות על פרצי רדיו מהירים”.
פלזמות זוגות שהופקו במעבדה נוצרו בעבר, מציין הפיזיקאי נאט פיש, פרופסור למדעי האסטרופיזיקה בפרינסטון וסגן מנהל לעניינים אקדמיים ב-PPPL המשמש כחוקר הראשי במחקר הזה. “ואנחנו חושבים שאנו יודעים מה החוקים ששולטים בהתנהגות הקולקטיבית שלהן”, אמר פיש. “אבל לפני שניצור בפועל פלזמת זוגות במעבדה שמראה תופעות קולקטיביות שאנו יכולים לחקור, לא נוכל להיות בטוחים לגמרי בכך”.
“הבעיה היא שקשה מאוד לצפות בהתנהגות קולקטיבית בפלזמות זוגות”, הוסיף. “לכן זה היה צעד חשוב עבורנו לחשוב על כך כבעיה משותפת של יצירה ותצפית, בהכירנו בכך ששיטה מצוינת לתצפית מקלה את התנאים לגבי מה שחייבים להפיק ומובילה אותנו למתקן פרקטי יותר”.
עוד בנושא באתר הידען:
