伽馬射線暴能在實驗室中製造出來嗎 會是什麼樣的
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伽馬射線暴是宇宙中發生的最劇烈的爆炸,理論上是巨大恆星在燃料耗盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的緻密星體(黑洞或中子星)合併而產生的。伽瑪射線暴是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內突然增強,隨後又迅速減弱的現象,持續時間在0.1-1000秒,輻射主要集中在0.1-100 MeV的能段。
1967年7月2日美國的Vela 3和Vela 4衞星發現了一些令人費解的現象。這些衞星最初的設計目的是通過尋找伽瑪射線來監測太空中的核武器試驗,這些衞星從太空深處收集了一系列伽馬射線暴(GRBs)。雖然“Vela事件”已經過去了幾十年,但天文學家仍然不能100%確定是什麼原因造成的。
伽馬暴的概念圖,展示了黑洞發出的兩束強烈的相對論物質。從地球上看,光束指向我們(地球)。
其中一個問題是,到目前為止:科學家們一直無法研究伽馬射線爆發的任何實際能力。但是多虧了國際研究小組的一項新研究,伽瑪射線暴首次在實驗室中被重建。正因為如此,科學家們將有新的機會去研究伽瑪射線暴,並瞭解更多關於其特性的知識,這將會在很大程度上決定它們的成因。
這篇題為《中性電子正電子的電流驅動不穩定性實驗觀察》的研究最近發表在《物理評論快報》上。這項研究由貝爾法斯特女王大學的Jonathon Warwick領導,包括來自SLAC國家加速器實驗室的成員,約翰亞當斯加速器科學研究所,盧瑟福阿普爾頓實驗室,以及多所大學。
對伽馬射線在太空中爆炸的概念圖。
到目前為止對伽瑪射線暴(GRBs)的研究由於兩個主要問題而變得複雜。一方面由於grb的壽命很短,每次只持續幾秒鐘。其次是所有被探測到的事件都發生在遙遠的星系中,其中一些距離我們數十億光年。然而有一些理論可以解釋它們,從黑洞的形成和中子星之間的碰撞到外太空信息
由於這個原因,研究伽瑪射線暴對科學家來説特別有吸引力,因為他們可以揭示一些關於黑洞的未知的東西。研究小組討論了伽瑪射線暴的問題,就好像它們與黑洞釋放的粒子的噴射物有關。貝爾法斯特女王大學講師吉安盧卡·薩里博士在最近的一篇評論文章中解釋道:黑洞會發布的“樑主要由電子和他們的“反物質”同伴,正電子…這些樑必須強,自我產生的磁場。這些粒子在磁場周圍的旋轉發出強烈的伽馬射線輻射。至少這是我們的理論所預測的,但我們實際上並不知道這些是如何產生的。
他們在美國、法國、英國和瑞典的合作者的協助下,貝爾法斯特女王大學的研究小組依賴於位於英國盧瑟福阿普爾頓實驗室的雙子座激光器。由於這是世界上最強大的激光器之一,國際合作試圖創造第一個小型的伽瑪射線暴。
超大質量黑洞噴射出強大的帶電粒子。
通過將這種激光投射到一個複雜的目標上,研究小組能夠製造出這些超高速天體物理噴射機的微型版本,並記錄下來,以觀察它們的行為。Sarri博士表示:在我們的實驗中第一次能夠觀察到在伽馬射線爆發中起主要作用的一些關鍵現象,比如持續了很長時間的磁場的自我生成。這些可以證實一些關於這些領域的強度和分佈的主要理論預測。簡而言之,實驗獨立證實了目前用於理解伽馬射線爆發的模型是正確的。
這個實驗不僅對伽馬射線爆的研究很重要,它還可以促進我們對物質的不同狀態的理解。基本上,自然界中幾乎所有的現象都歸結為電子的動力學,因為電子比原子核輕得多,而且對外界刺激(如光、磁場、其他粒子等)反應更快。但在電子正電子束中,這兩個粒子的質量完全相同,這意味着反應時間的差異完全消失了。這帶來了大量令人着迷的結果。例如聲音在電子正電子世界中是不存在的。
兩顆合併中子星,窄波束表示伽馬射線暴,而漣漪的時空柵格則代表了合併的特徵的各向同性引力波。
此外前面提到的論點:伽馬射線爆實可能是外星智能的證據。在尋找外星智能(SETI)的過程中,科學家們尋找的電磁信號似乎並沒有自然的解釋。通過更多地瞭解不同類型的電磁脈衝,科學家們可以更好地分離那些沒有已知原因的電磁脈衝。
正如薩里博士所説:如果把探測器放在太空,會得到很多不同的信號。如果真的想要隔離智能傳輸,首先需要確保所有的自然排放都是眾所周知的,這樣可以排除在外。我們的研究有助於瞭解黑洞和脈衝星的排放,因此無論何時我們發現了類似的東西,都知道它不是來自外星文明。
就像對引力波的研究一樣,這項研究是一個例子,説明了我們現在無法觸及的現象是如何被研究的。就像引力波一樣,對伽馬射線爆的研究在未來幾年可能會帶來一些令人印象深刻的回報!伽瑪暴是目前天文學中最活躍的研究領域之一,曾在1997年和1999年兩度被美國《科學》雜誌評為年度十大科技進展之列。
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