Impulsuri laser de mare energie direcționate asupra unei ținte materiale pot genera jeturi de particule și antiparticule, dar și de raze gama, care să ne ajute să studiem procesele ce au loc în apropierea stelelor neutronice. Un astfel de studiu ar putea fi realizat la ELI-NP în România.

  
Stelele neutronice 

Stelele neutronice sunt ceea ce rămâne în urmă morții unei stele cu masa mai mare decât a Soarelui (dar nu extrem de mare, căci în acest caz se generează găuri negre).

Câmpurile magnetice deosebit de intense prezente în multe din aceste stele pot genera jeturi energetice de particule, care ajung până la noi. Cum se generează aceste jeturi încă nu este pe deplin cunoscut.

Un studiu în laborator este dificil, însă recent o nouă idee a fost propusă: folosirea a două fascicule laser care să interacționeze cu materia și care să extragă electroni pe care să îi accelereze la energii foarte mari.


Laserele care generează nori de electroni   

Ideea la baza propunerii avansate de către un grup de cercetători într-un articol recent publicat în Communications Physics este de a folosi impulsuri laser extrem de intense și a le îndrepta din direcții opuse (unul din dreapta, altul din stânga) spre o țintă: un material de plastic cu canale extrem de fine (micrometrice).

Impulsurile laser extrem de intense acționează precum niște cleștișori care extrag electroni, generând un nor de electroni care sunt accelerați la energii foarte mari. Acești electroni se întâlnesc cu laserul opus (ca direcție) având loc o coliziune între fascicolul laser și norul de electroni care duce la generarea de raze gama, adică fotoni cu energie foarte mare.
 

Razele gama produc antimaterie

Cele două fascicule de raze gama care se produc prin procesul descris anterior interacționează între ele. Ceea ce se întâmplă ulterior are de-a face cu faimoasa formulă a lui Einstein, cea care ne spune că masa și energia sunt echivalente.

Energia fotonilor care se ciocnesc se materializează în perechi de particule și antiparticule. Adică, cel mai probabil, electroni și pozitroni (antiparticulele electronilor).  Acești electroni și pozitroni sunt însoțiți la rândul lor de câmpuri magnetice deosebit de intense, câmpuri care pot accelera pozitronii până la energii de GeV (gica-electronVolt) pe distanțe de doar 50 microni! La ora actuală aceste energii se obțin doar în acceleratoare care au o lungime mult mai mare decât cei 50 de microni.

 
Experimentul s-ar putea realiza la ELI-NP

Deocamdată au fost făcute doar simulări pe calculator ale acestui interesant proces fizic. Experimental însă există puține locuri în lume unde s-ar putea studia.

Laboratorul ideal, susțin cercetătorii, este în România: ELI-NP (Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics), unde două fascicule laser de putere foarte mare pot fi îndreptate simultan spre o țintă unde să se producă pozitronii și razele gama descrise anterior. Teste preliminare pot fi efectuate în Germania la European XFEL.

 
La ce ne poate ajută acest studiu?

Producerea antimateriei și a intenselor raze gama prin interacțiunea fasciculelor laser cu materia poate să ofere informații extrem de utile în astrofizică. Astfel, s-ar putea înțelege mai bine procesele care au loc în apropierea stelelor neutronice, de unde provin raze gama foarte intense, care se pot materializa (prin transformarea energie în materie) în particule-antiparticule; exact procesul ce se poate studia la ELI-NP.

Ar fi deci extrem de interesant să putem studia ceea ce se întâmplă în condițiile extreme din apropierea stelelor neutronice cu câmpuri magnetice intense într-un laborator terestru!

Fizica stelelor neutronice nu este încă bine înțeleasă și din acest motiv jeturile cu energii mari care provin de la aceste stele așteaptă încă să fie explicate printr-un mecanism fizic care ar putea fi dezvăluit tocmai prin experimente ce folosesc lasere extrem de intense.



Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro